FR3047532A3 - "dispositif de commande interne de boite de vitesses comportant un arbre de commande" - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un dispositif (12) de commande interne de boîte de vitesses de véhicule automobile comportant : - un carter (14) ; - un arbre (16) de commande reçu pivotant dans le carter (14) autour de son axe (A) entre deux orientations extrêmes et coulissant le long de son axe (A) entre deux positions axiales extrêmes ; - des moyens de rappel élastique de l'arbre (16) dans une orientation intermédiaire de point mort ; caractérisé en ce que les moyens de rappel élastique comportent : - une face (18) de came portée par l'arbre (16) et présentant un profil radial en cuvette ; et - un suiveur (20) de came fixe par rapport au carter (14) qui applique un effort élastique radial de rappel sur la face (18) de came pour rappeler l'arbre (16) de commande vers une unique orientation stable de point mort.

Description

"Dispositif de commande interne de boîte de vitesses comportant un arbre de commande"

DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION L'invention concerne une commande interne de boîte de vitesses pour un véhicule automobile.

ARRIERE PLAN TECHNIQUE DE L'INVENTION L'invention concerne plus particulièrement un dispositif de commande interne de boîte de vitesses de véhicule automobile comportant : - un carter ; - un arbre de commande qui est reçu pivotant dans le carter autour de son axe entre des orientations extrêmes de sélection de lignes de rapports et qui est reçu coulissant le long de son axe entre deux positions axiales extrêmes ; - des moyens de rappel élastique de l'arbre dans une orientation intermédiaire de point mort.

On connaît déjà des boîtes de vitesses à commande interne dites à architecture horizontale. Une telle commande interne de boîte de vitesses de véhicule automobile comporte un carter fixe dans lequel un arbre de commande est reçu pivotant autour de son axe et coulissant le long de son axe. S'agissant ici d'une commande interne pour une boîte de vitesses manuelle, le pivotement et le coulissement de l'arbre de commande sont commandés par le conducteur au moyen d'un organe de commande externe, par exemple au moyen d'un levier de vitesses ou d'une manette.

De manière traditionnelle, l'organe de commande externe peut être déplacé dans des positions prédéterminées selon une grille standard qui est représentée à la figure 1. Il s'agit ici d'une grille correspondant à une boîte de vitesses équipée de six rapports de vitesses discrets. Par la suite un rapport de vitesses sera désigné "rapport".

Ainsi, l'organe de commande externe est susceptible d'occuper un point mort "PM" qui correspond à une position de repos lorsqu'aucun rapport n'est engagé.

Le changement de rapport est une opération qui est réalisée en deux étapes.

Lors d'une première étape de sélection, l'organe externe de commande est susceptible d'être déplacé transversalement, vers la droite ou vers la gauche en se référant à la figure 1, le long d'une ligne neutre "LN" pour sélectionner une ligne "L1", "L2" ou "L3" de rapports. Durant ce déplacement, aucun rapport n'est engagé.

Lors de cette étape de sélection, l'organe de commande externe fait pivoter l'arbre de commande vers une orientation choisie.

Lorsque le conducteur a sélectionné la ligne de rapports désirée, une deuxième étape de passage de rapport sur la ligne de rapports sélectionnée est réalisée en déplaçant l'organe de commande externe vers l'avant ou vers l'arrière.

Lors de cette étape de passage, l'organe de commande externe fait coulisser l'arbre vers une position axiale choisie correspondant à une position axiale de rapport engagé.

La fonction de l'arbre de commande est de transmettre les mouvements de l'organe de commande externe à l'intérieur de la boîte de vitesses pour engager le rapport correspondant à la position de l'organe de commande externe sur la grille. L'engagement du rapport est par exemple réalisé par crabotage commandé au moyen de fourchettes.

Lorsque l'organe de commande externe est positionné sur la ligne neutre "LN", il est rappelé élastiquement vers le point mort "PM". De cette manière le conducteur connaît en permanence la position exacte de l'organe de commande externe sans avoir à le regarder.

Le rappel de l'organe de commande externe est généralement réalisé au moyen d'un ressort de torsion qui est agencé autour de l'arbre de commande afin de rappeler élastiquement l'arbre de commande vers une orientation de point mort correspondant au point mort "PM".

Lorsque l'organe de commande se déplace le long d'une ligne de rapports "L1", "L2" ou "L3", il doit pouvoir occuper trois positions axiales stables correspondant au deux positions axiales extrême de rapport engagé et à la position axiale intermédiaire neutre sur la ligne neutre "LN". Il est préférable que l'organe de commande externe ne soit pas bloqué entre deux de ces trois positions axiales. A cet effet, il est connu de rappeler élastiquement l'arbre de commande vers l'une de ces trois positions axiales de manière stable au moyen d'une face de came concentrique à l'axe de pivotement de l'arbre et présentant en profil axial à deux bosses et trois vallées. Un billage sollicite radialement la face de came afin de rappeler l'arbre vers sa position axiale intermédiaire neutre dans laquelle une bille du billage est reçu dans la vallée comprise entre les deux bosses, et ses deux positions axiales de rapport engagé dans lesquels la bille du billage est reçue de l'autre côté de l'une ou l'autre des bosses.

Par ailleurs, les véhicules automobiles sont actuellement équipés d'accessoires qui requièrent la détection de la position axiale et/ou de l'orientation de l'arbre de commande du dispositif de commande interne de la boîte de vitesses. A cet effet, un dispositif électronique de détection est agencé à l'intérieur du carter du dispositif de commande interne. Pour permettre au dispositif de détection de communiquer avec une unité électronique de commande du véhicule, des moyens de connexion filaires sont agencés à l'extérieur du carter à la faveur d'orifices de passage correspondant.

BREF RESUME DE L'INVENTION L'invention propose un dispositif de commande interne de boîte de vitesses moins onéreux et plus léger comportant moins de composants. L'invention concerne ainsi un dispositif de commande interne du type décrit précédemment, caractérisé en ce que les moyens de rappel élastique comportent : - une face de came portée par l'arbre et présentant un profil radial en cuvette ; et - un suiveur de came fixe par rapport au carter qui applique un effort élastique radial de rappel sur la face de came pour rappeler l'arbre de commande vers une unique orientation stable de point mort.

Selon d'autres caractéristiques de l'invention : - la face de came présente un profil axial comportant au moins une bosse permettant audit suiveur de came d'indexer la position axiale de l'arbre dans au moins deux positions axiales stables quelle que soit l'orientation de l'arbre de commande ; - le profil radial de la face de came présente deux bosses successives permettant audit suiveur de came de rappeler élastiquement l'arbre vers trois positions axiales stables correspondant respectivement à deux positions extrêmes de rapport engagé et à une position intermédiaire neutre ; - le suiveur de came est formé par un billage comportant une douille d'axe radial emprisonnant une bille reçue en coulissement avec interposition d'un organe élastique entre un fond de la douille et la bille afin de solliciter la bille en permanence contre la face de came à travers une ouverture proximale ; - la douille est logée dans une lumière du carter qui débouche vers l'extérieur ; - la douille comporte un tronçon distal qui fait saillie à l'extérieur du carter ; - la douille comporte un organe externe de connexion électronique qui est connecté par des moyens filaires à un dispositif électronique interne contenu dans le carter ; - le dispositif électronique est un dispositif de détection de la position axiale et/ou de l'orientation de l'arbre de commande.

BREVE DESCRIPTION DES FIGURES D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique qui représente une grille de passage de rapports standard pour un organe de commande externe d'une boîte de vitesses manuelle ; - la figure 2 est une vue en perspective avec écorchement qui représente un dispositif de commande interne de boîte de vitesses réalisé selon les enseignements de l'invention ; - la figure 3 est une vue de détail en perspective qui représente une face de came portée par un arbre de commande du dispositif de la figure 2 ; - la figure 4 est une vue en coupe axiale selon le plan de coupe 4-4 de la figure 2 qui représente l'arbre de commande et un suiveur de came du dispositif de la figure 2, l'arbre de commande occupant une position axiale neutre ; - la figure 5 est une vue similaire à celle de la figure 4 dans laquelle l'arbre de commande occupe une première position axiale de rapport engagé ; - la figure 6 est une vue similaire à celle de la figure 4 dans laquelle l'arbre de commande occupe une deuxième position axiale de rapport engagé ; - la figure 7 est une vue en coupe transversale selon le plan de coupe 7-7 de la figure 1 qui représente l'arbre de commande et un suiveur de came du dispositif de la figure 2, l'arbre de commande occupant une orientation de point mort ; - la figure 8 est une vue similaire à celle de la figure 7 dans laquelle l'arbre de commande occupe une première orientation de sélection d'une ligne de rapports ; - la figure 9 est une vue similaire à celle de la figure 7 dans laquelle l'arbre de commande occupe une deuxième orientation de sélection d'une ligne de rapports ; - la figure 10 est une vue similaire à celle de la figure 7 dans laquelle l'arbre de commande occupe une troisième orientation de sélection d'une ligne de rapport correspondant à la marche arrière du véhicule.

DESCRIPTION DETAILLEE DES FIGURES

Dans la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif, pour en faciliter la compréhension, ainsi que celles de revendications, on utilisera les termes axial et radial en référence à l'axe de rotation de l'arbre de boîte, ainsi que les termes longitudinal transversal, et vertical ou horizontal, sans référence à la gravité terrestre et en référence au trièdre L, V, T indiqué sur les figures.

Les termes "axial" et "radial" seront utilisés en référence à l'axe "A" de l'arbre 16 de commande.

Dans la suite de la description et dans les revendications, le terme "orientation" est synonyme de "position angulaire".

Des composants analogues, identiques ou similaires seront désignés par les mêmes références.

On a représenté à la figure 2 un dispositif 12 de commande interne de boîte de vitesses de véhicule automobile réalisé selon les enseignements de l'invention. Il s'agit d'un dispositif 12 de commande pour une boîte de vitesses manuelle.

Il comporte un carter 14 fixe qui renferme un arbre 16 de commande d'axe "A" longitudinal. Le carter 14 n'a pas été représenté dans son intégralité pour permettre d'en voir l'intérieur. L'arbre 16 de commande est lié au carter par une liaison de pivot glissant axialement. L'arbre 16 de commande est ainsi reçu coulissant dans le carter 14 le long de son axe "A" entre deux positions axiales extrêmes. L'arbre 16 de commande est aussi reçu pivotant dans le carter 14 autour de son axe "A" entre deux orientations extrêmes de sélection de lignes de rapports.

Dans l'exemple représenté aux figures 4 à 6, l'arbre 16 de commande est susceptible d'occuper trois positions axiales déterminées, à savoir deux positions axiales extrêmes correspondant à des positions de rapport engagé qui sont visibles aux figures 5 et 6, et une position axiale intermédiaire neutre qui est illustrée à la figure 4.

Le dispositif 12 de commande interne comporte des moyens d'indexation de la position axiale de l'arbre 16 de commande. A cet effet, l'arbre 16 de commande comporte une face 18 de came et un suiveur 20 de came qui applique constamment un effort élastique radial, ici vertical, sur la face 18 de came.

La face 18 de came est tournée radialement vers l'extérieur. La face 18 de came est solidaire en déplacement et en pivotement avec l'arbre 16 de commande. Dans l'exemple représenté aux figures 4 à 6, la face 18 de came est portée par un manchon 22 qui est fixé autour de l'arbre 16 de commande.

La face 18 de came présente un profil axial, notamment visible aux figures 3 à 6, comportant au moins une bosse 24 permettant audit suiveur 20 de came de rappeler élastiquement l'arbre 16 de commande vers au moins deux positions axiales stables correspondant respectivement à la position axiale neutre, comme représentée à la figure 4, et à une position axiale de rapport engagé, comme représentée à la figure 5. La face 18 de came présente ce profil axial bosselé sur un secteur angulaire autour de l’arbre 16 de commande suffisant pour permettre l'indexation de l'arbre 16 de commande dans ses positions axiales déterminées quelle que soit l'orientation de l'arbre 16 de commande.

Comme expliqué précédemment, l'arbre 16 de commande étant ici susceptible d'occuper trois positions axiales distinctes, le profil radial de la face 18 de came présente ici deux bosses 24, 26 successives. Chaque bosse 24 présente une forme bombée vers l'extérieur. Le profil axial de la face 18 de came présente ainsi une vallée 28 intermédiaire s'étendant dans un plan radial qui est encaissée entre les deux bosses 24, 26.Le profil axial de la face 18 de came présente aussi deux vallées 30, 32 d'extrémité s'étendant chacune dans un plan radial de l'autre côté de la bosse 24, 26 associée par rapport à la vallée 28 intermédiaire.

Un tel profil axial permet audit suiveur 20 de came de rappeler élastiquement l'arbre 16 de commande vers ses trois positions axiales stables quelle que soit l'orientation de l'arbre 16 de commande entre ses deux orientations d'extrémité. Dans chacune des deux positions axiales extrêmes de rapport engagé de l'arbre 16 de commande, le suiveur 20 de came est agencé radialement en vis-à-vis de chacune des vallées 30, 32 d'extrémité, comme représentées respectivement aux figures 5 et 6. Dans la position axiale intermédiaire neutre de l'arbre 16 de commande, représentée à la figure 4, le suiveur 20 de came est agencé radialement en vis-à-vis de la vallée 28 intermédiaire.

Le suiveur 20 de came est formé par un billage comportant une douille 34 d'axe "B" radial, ici vertical, qui comporte un corps tubulaire globalement cylindrique. La douille 34 est fixée au carter 14, radialement en vis-à-vis de la face 18 de came.

La douille 34 est ici logée dans une lumière 35 du carter 14 qui débouche vers l'extérieur. La lumière 35 est formée dans un puits 37. Un tronçon d'extrémité distale de la douille 34 débouche ainsi radialement à l'extérieur du carter 14 à la faveur de la lumière 35. Le tronçon d'extrémité distale de la douille 34 fait ici saillie radialement à l'extérieur du carter 14.

La douille 34 présente dans son extrémité proximale à l'arbre 16 de commande une ouverture d'extrémité ayant un diamètre de passage inférieur au diamètre intérieur du corps de la douille 34. L'ouverture de passage débouche sur la face 18 de came. La douille 34 emprisonne une bille 36 reçue en coulissement radial avec interposition d'un organe élastique (non représenté) entre un fond distal de la douille 34 et la bille 36 afin de solliciter la bille en saillie radialement à travers l'ouverture proximale contre la face 18 de came.

Dans l'exemple représenté aux figures, l'arbre 16 de commande est ici susceptible d'occuper au moins trois orientations de sélection, l'orientation de sélection intermédiaire correspondant au point mort "PM" vers lequel l'arbre 16 de commande est rappelé élastiquement. A cet effet, le dispositif 12 de commande comporte des moyens de rappel élastique de l'arbre dans son orientation intermédiaire de point mort.

Les moyens de rappel élastique comportent une face de came portée par l'arbre et présentant un profil radial en cuvette et un suiveur de came fixe par rapport au carter 14 qui applique un effort élastique radial de rappel sur la face de came pour rappeler l'arbre 16 de commande vers une unique orientation stable correspondant à l'orientation de point mort "PM", au moins lorsque l'arbre 16 occupe sa position axiale neutre.

Dans le mode de réalisation représenté aux figures, le suiveur 20 de came précédemment décrit est commun à la fonction d'indexation de la position axiale et à la fonction de rappel élastique de l'arbre vers son orientation de point mort "PM".

En conséquence, la face 18 de came est conformée pour avoir simultanément un rôle d'indexation axiale de l'arbre 16 de commande et un rôle de rappel de l'arbre 16 de commande vers son orientation de point mort "PM".

Pour ce faire, comme illustré aux figures 3 et 7 à 10, la face 18 de came présente un profil radial en forme de cuvette. Le profil radial présente plus particulièrement un creux 38 agencé à proximité de l'axe "A" de l'arbre 16 de commande. Une première pente 40 s'étend globalement transversalement, vers la gauche en référence aux figures 7 à 10, depuis une extrémité intérieure située dans le creux 38 jusqu'à une extrémité extérieur en s'éloignant radialement de l'axe "A". Une deuxième pente 42 s'étend globalement transversalement, vers la droite en référence aux figures 7 à 10, depuis le creux 38 en s'éloignant radialement de l'axe "A".

Chaque pente 40, 42 est ici rectiligne.

En variante les pentes présentent une forme incurvée de manière concave.

Lorsque l'arbre 16 de commande occupe son orientation de point mort "PM", le suiveur 20 de came, ici la bille 36, est agencé dans le creux 38 comme cela est représenté à la figure 7. L'organe de commande externe est alors aligné avec la deuxième ligne de rapports "L2" en référence à la figure 1. Il s'agit de l'unique orientation stable de l'arbre 16 de commande autorisée par le profil axial de la face 18 de came.

Lorsque le conducteur fait pivoter l'arbre 16 de commande pour sélectionner la première ligne de rapports "L1", respectivement la deuxième ligne de rapports "L2", le suiveur 20 de came est contraint radialement vers l'extérieur par la deuxième pente 42, respectivement par la première pente 40, comme cela est illustré aux figures 8 et 9. Ceci provoque une compression de l'organe de rappel élastique. S'agissant ici d'une boîte de vitesses comportant une marche arrière "R" agencée sur une ligne de rapports située au-delà de la première ligne de rapports "L1", la deuxième pente 42 est prolongée par une troisième pente 44 qui s'éloigne de l'axe "A" d'arbre par rapport à l'extrémité extérieure de la deuxième pente 42, comme cela est représenté à la figure 10.

Le profil axial de la face 18 de came demeure sensiblement identique quelle que soit la position axiale de l'arbre 16 de commande. Ceci permet ainsi au conducteur de ne pas sentir sensiblement de différence d'effort lors du passage des rapports quelle que soit la ligne de rapports sélectionnée.

La face 18 de came est ainsi engendrée, comme cela est illustré à la figure 3, par translation du profil radial le long du profil axial.

Par ailleurs, le carter 14 renferme un dispositif 46 électronique. Il s'agit par exemple d'un dispositif de détection de la position axiale et l'orientation de l'arbre 16 de commande.

Un tel dispositif 46 électronique doit pouvoir être alimenté électriquement et/ou communiquer de manière filaire avec une unité électronique de commande du véhicule située à l'extérieur du carter 14. Pour ce faire, le dispositif 46 électronique est raccordé par des moyens 50 filaires à un organe 48 de connexion électrique qui est agencé à l'extérieur du carter 14.

Avantageusement, l'organe 48 de connexion est porté par une extrémité distale de la douille 34 du billage qui est agencée à l'extérieur du carter 14 via la lumière 35. Ainsi les moyens 50 filaires de raccordement électrique passent à l'intérieur à la faveur de la lumière 35. Cet agencement évite donc d'avoir à réaliser un orifice de passage dédié aux moyens filaires.

Lors du montage du dispositif 12 de commande interne, le manchon 22 portant la face 18 de came est fixé autour de l'arbre 16 de commande. L'arbre 16 de commande est ensuite monté dans le carter 14. Le suiveur 20 de came est ensuite reçu verticalement dans la lumière 35 du puits 37 depuis l'extérieur. La douille 34 est par exemple fixée au carter 14 par vissage.

Pendant le fonctionnement du dispositif 12 de commande interne, pendant l'étape de sélection de ligne de rapports, le conducteur exerce l'effort nécessaire pour faire pivoter l'arbre 16 de commande vers l'une de orientations angulaires de sélection à l'encontre de l'effort de rappel élastique du suiveur 20 de came qui est sollicité par l'une des pentes 40, 42, 44 de la face 18 de came.

Si le conducteur relâche son effort tandis qu'aucun rapport n'est engagé, le suiveur 20 de came sollicite radialement la pente 40, 42, 44 vers l'intérieur jusqu'à atteindre le creux 38, forçant ainsi l'arbre 16 de commande à pivoter vers son orientation de point mort. L'arbre 16 de commande est ainsi rappelé élastiquement vers son orientation de point mort "PM".

Lors de l'étape de passage des rapports, le conducteur doit fournir un effort suffisant pour faire franchir au suiveur 20 de came l'une des bosses 24, 26. Lorsque le sommet de la bosse 24, 26 a été franchi, l'arbre 16 de commande contraint de se déplacer vers sa prochaine position axiale stable sous l'effet de l'effort de rappel élastique de rappel exercé par le suiveur 20 de came sur le flanc de la bosse 24, 26 jusqu'à atteindre la vallée 28, 30, 32 souhaitée. Ceci donne l'impression au conducteur d'un effet "d'avalement" de l'organe de commande externe lorsque le sommet d'une bosse 24, 26 a été franchi.

Le dispositif 12 de commande interne réalisé selon les enseignements de l'invention permet de rappeler élastiquement l'arbre 16 de commande vers son orientation de point mort "PM" au moyen d'un suiveur 20 de came coopérant avec une face 18 de came. Ceci permet notamment de maîtriser la force de rappel élastique de manière très précise.

En outre, le dispositif 12 de commande est plus simple et moins onéreux à fabriquer car il comporte moins de pièces que les dispositifs de l'état de la technique. Cet avantage est obtenu en réalisant les fonctions d'indexation et de rappel angulaire au moyen d'un unique suiveur 20 de came coopérant avec une unique face 18 de came.

Cette dernière caractéristique permet en outre de réaliser un dispositif 12 de commande interne très compact.

De plus, l'invention profite de l'agencement de la douille 34 du billage dans une lumière 35 débouchante du carter 14 pour faire passer des moyens 50 filaires pour connecter un dispositif 46 électronique compris dans le carter 14 avec un organe 46 de connexion situé à l'extérieur du carter 14.

Avantageusement, l'organe 46 de connexion est porté par la douille 34 du billage. Cela permet de diminuer le nombre d'opération lors du montage du dispositif 12 de commande interne.

Claims (8)

1. REVENDICATIONS

   1. Dispositif (12) de commande interne de boîte de vitesses de véhicule automobile comportant : - un carter (14) ; - un arbre (16) de commande qui est reçu pivotant dans le carter (14) autour de son axe (A) entre des orientations extrêmes de sélection de lignes de rapports et qui est reçu coulissant le long de son axe (A) entre deux positions axiales extrêmes ; - des moyens de rappel élastique de l'arbre (16) dans une orientation intermédiaire de point mort ; caractérisé en ce que les moyens de rappel élastique comportent: - une face (18) de came portée par l'arbre (16) et présentant un profil radial en cuvette ; et - un suiveur (20) de came fixe par rapport au carter (14) qui applique un effort élastique radial de rappel sur la face (18) de came pour rappeler l'arbre (16) de commande vers une unique orientation stable de point mort.
2. 2. Dispositif (12) de commande interne selon la revendication 1, caractérisé en ce que la face (18) de came présente un profil axial comportant au moins une bosse (24, 26) permettant audit suiveur (20) de came d'indexer la position axiale de l'arbre (16) dans au moins deux positions axiales stables quelle que soit l'orientation de l'arbre (16) de commande.
3. 3. Dispositif (12) de commande interne selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le profil radial de la face (18) de came présente deux bosses (24, 26) successives permettant audit suiveur (20) de came de rappeler élastiquement l'arbre (16) vers trois positions axiales stables correspondant respectivement à deux positions extrêmes de rapport engagé et à une position intermédiaire neutre.
4. 4. Dispositif (12) de commande interne selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le suiveur (20) de came est formé par un billage comportant une douille (34) d'axe radial emprisonnant une bille (36) reçue en coulissement avec interposition d'un organe élastique entre un fond de la douille (34) et la bille (36) afin de solliciter la bille (36) en permanence contre la face (18) de came à travers une ouverture proximale.
5. 5. Dispositif (12) de commande interne selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la douille (34) est logée dans une lumière (35) du carter (14) qui débouche vers l'extérieur.
6. 6. Dispositif (12) de commande interne selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la douille (34) comporte un tronçon distal qui fait saillie à l'extérieur du carter (14).
7. 7. Dispositif (12) de commande interne selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la douille (34) comporte un organe (48) externe de connexion électronique qui est connecté par des moyens (50) filaires à un dispositif (46) électronique interne contenu dans le carter.
8. 8. Dispositif (12) de commande interne selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le dispositif (46) électronique est un dispositif de détection de la position axiale et/ou de l'orientation de l'arbre (16) de commande.