Titre de l'invention : Boite de vitesse équipée d’une fourchette de changement de vitesse dotée d’un dispositif d’assistance

[0001] La présente invention concerne une boite de vitesse dotée d’un dispositif d’assistance.

[0002] Pour la suite du texte, l’acronyme BV signifie boite de vitesse.

[0003] Certaines boites de vitesse sont équipées de clabots à fronts carrés en lieu et place de synchroniseurs. Ce système de clabots nécessite une position angulaire particulière de coïncidence pour s’engager l’un dans l’autre. Afin d’atteindre cette position de coïncidence, une solution consiste à augmenter la dynamique de clabotage en équipant la fourchette d’un dispositif propulseur, qui accumule l’énergie durant le laps de temps entre l’ordre de passage donné en amont, et la phase de coïncidence du clabotage en aval.

[0004] Or, les architectures de BV en cours de développement sont de plus en plus contraignantes :

-augmentation des volumes pignonnerie en interne BV (couples plus importants à transmettre, contraintes acoustiques, etc.),

-rajout de nouvelles fonctions (échangeurs, circuits d’huile, etc.),

-consolidation des fonctions classiques BV pour répondre aux nouvelles contraintes de ces BV (interverrouillage des vitesses, frein de parking, etc.).

[0005] De plus, l’environnement extérieur de ces BV est également de plus en plus chargé, empêchant d’agrandir inconsidérément les dimensions de ces boites de vitesse pour obtenir les performances attendues.

[0006] Pour résumer, si la technologie de fourchette assistée actuelle répond parfaitement aux contraintes du passage de vitesses, elle présente l’inconvénient d’être assez vo lumineuse, du fait de la fonction assistance, par rapport à une fourchette classique.

[0007] Une boite de vitesse selon l’invention comprend au moins une fourchette de passage de vitesse dotée d’un dispositif d’assistance, permettant à ladite boite de vitesse de répondre à toutes les exigences rencontrées, tout en demeurant d’un encombrement réduit par rapport aux BV existantes.

[0008] L’invention a pour objet une boite de vitesse comprenant deux carters fixes, un axe reliant lesdits deux carters fixes et sur lequel est monté au moins un ensemble d’une fourchette assistée, ledit ensemble comportant un crabot un dispositif d’assistance et une fourchette de passage de vitesse montée sur ledit axe, le crabot étant en liaison mécanique avec le dispositif d’assistance, de sorte que lors d’une consigne de changement de vitesse un élément extérieur déplace le crabot entraînant le dé- placement de la fourchette dans une direction parallèle audit axe via le dispositif d’assistance.

[0009] Selon l’invention, l’axe est monté de façon fixe dans les deux carters, et lors de l’établissement d’une consigne de changement de vitesse, l’ensemble de la fourchette assistée comportant le crabot, le dispositif d’assistance et la fourchette coulisse le long dudit axe, pour permettre à la fourchette d’être propulsée le long de l’axe sous l’effet du dispositif d’assistance.

[0010] Les boites de vitesse existantes mettent en œuvre des fourchettes assistées qui sont fixées à l’axe, et lorsqu’une consigne de changement de vitesse est donnée, c’est l’axe tout entier qui porte la fourchette assistée qui doit être translaté pour procéder à ce changement de vitesse. Or, un axe mobile nécessite beaucoup d’espace dans les deux carters délimitant la boite de vitesse, pour assurer cette translation. Puisque dans une boite de vitesse selon l’invention, c’est la fourchette qui se déplace le long d’un axe fixe reliant les deux carters, il n’est plus nécessaire de surdimensionner ladite boite pour assurer ce déplacement. Il en résulte un gain de place significatif par rapport aux boites de vitesse existantes, tout en conservant la même efficacité de fonctionnement. L’axe d’une boite de vitesse selon l’invention peut porter une, deux, trois fourchettes assistées, voire plus, en fonction des dimensions et de l’architecture de la boite de vitesse. Ainsi, contrairement aux boites de vitesse existantes où chaque axe ne porte qu’une seule fourchette assistée, une boite de vitesse selon l’invention possède un axe pouvant porter plusieurs fourchettes assistées, permettant de simplifier la fabrication de ladite boite de vitesse et de réduire son encombrement. Une boite de vitesse selon l’invention peut, par exemple, être une boite à clabotages, équipée de clabots à front carré en lieu et place des synchroniseurs. Ce système de clabots nécessite une position angulaire particulière de coïncidence pour s’engager l’un dans l’autre. Afin d’atteindre cette position de coïncidence, il faut augmenter la dynamique de clabotage en équipant la fourchette d’un dispositif d’assistance, qui accumule l’énergie durant le laps de temps entre l’ordre de passage donné en amont, et la phase de coïncidence du clabotage en aval. Le dispositif d’assistance permet de déplacer la fourchette avec un certain retard par rapport au déplacement du crabot, ce retard étant mis à profit pour créer une énergie de propulsion destinée à déplacer la fourchette.

[0011] Selon une caractéristique possible de l’invention, la fourchette comprend une embase possédant deux premiers bras parallèles traversés par l’axe, et le crabot comprend deux deuxièmes bras parallèles traversés par l’axe, les deux deuxièmes bras enserrant les premiers bras le long de l’axe, deux bagues principales possédant chacune un corps et une collerette élargie étant placées autour de l’axe et traversant les deux premiers bras, de sorte que les collerettes élargies se font face à l’intérieur des premiers bras et sont repoussées l’une de l’autre par un ressort d’assistance passant autour de l’axe en étant en appui contre lesdites collerettes élargies, et de sorte que les corps des deux bagues principales traversent les premiers bras pour être en appui contre les deux deuxièmes bras du crabot. Pour cette configuration particulière, le dispositif d’assistance de la fourchette comprend un ressort d’assistance permettant de maintenir les collerettes élargies des deux bagues principales, contre des parois des premiers bras se faisant face. Simultanément, les corps des bagues principales traversent les parois des deux premiers bras se faisant face, pour chacun venir en appui contre un deuxième bras du crabot. Lorsqu’une consigne de changement de vitesse est donnée, un élément de commande extérieur solidarisé au crabot provoque le déplacement dudit crabot le long de l’axe dans un sens donné. Dans un premier temps, le déplacement du crabot va entraîner le déplacement de l’une des deux bagues principales qui était en contact avec ledit crabot, dans le même sens le long de l’axe. Durant ce premier temps, le ressort d’assistance se plie sur lui-même sans être mis en compression, et n’exerce donc aucune pression sur l’autre bague principale. Dans un deuxième temps, le déplacement du crabot se poursuit toujours dans le même sens le long de l’axe, entraînant cette fois- ci une compression du ressort d’assistance qui finit par provoquer un déplacement de l’autre bague principale dans le même sens et donc le déplacement de la fourchette toujours dans le même sens. Il existe donc un laps de temps entre le déplacement du crabot et celui de la fourchette, ledit laps de temps étant mis à profit pour emmagasiner de l’énergie par le biais d’une compression du ressort d’assistance, puis par une li bération soudaine de cette énergie pour propulser la fourchette le long de l’axe, dans le même sens que celui du crabot.

[0012] Selon une caractéristique possible de l’invention, le corps de chaque bague principale est cylindrique et creux, la collerette élargie étant constituée par un bourrelet annulaire prolongeant ledit corps le long de l’axe de révolution de la bague principale, chaque bague principale délimitant un canal interne de section constante s’étendant le long du corps et de la collerette élargie. Le diamètre du canal interne est supérieur à celui de l’axe, si bien que les deux bagues principales peuvent être enfilées autour dudit axe.

Les deux bagues principales traversent les deux premiers bras de la fourchette et peuvent se déplacer le long de l’axe, relativement auxdits deux premiers bras sous l’effet d’un déplacement du crabot. Lorsqu’ aucune consigne de changement de vitesse n’est donnée, les deux bagues sont bloquées contre les deux premiers bras de la fourchette, sous l’action du ressort d’assistance qui maintient les collerettes élargies contre des parois des premiers bras se faisant face, alors que les corps desdites bagues principales traversent lesdites parois pour se retrouver chacun en appui contre un deuxième bras du crabot.

[0013] Selon une caractéristique possible de l’invention, une bague palier cylindrique est in troduite dans le canal interne de chaque bague principale, ladite bague palier possédant un diamètre intérieur qui est supérieur au diamètre de l’axe et se retrouvant insérée entre l’axe et ladite bague principale.

[0014] Selon une caractéristique possible de l’invention, chaque bague palier est réalisée en polytétrafluoréthylène.

[0015] Selon une caractéristique possible de l’invention, les deux deuxièmes bras du crabot sont reliés par une paroi allongée, le crabot possédant une patte coudée prenant naissance sur ladite paroi allongée, et dotée d’une encoche destinée à recevoir un élément de commande apte à déplacer ledit crabot suite à l’établissement d’une consigne de changement de vitesse. Préférentiellement, cette patte est perpendiculaire à la paroi allongée reliant les deux deuxièmes bras.

[0016] Selon une caractéristique possible de l’invention, la boite de vitesse comprend au moins deux ensembles d’une fourchette assistée, placés côte à côte sur l’axe. Ces deux ensembles sont indépendants, de sorte que le déplacement d’une fourchette assistée de l’un des deux ensembles le long de l’axe est sans influence sur le déplacement ou non de la fourchette assistée de l’autre ensemble.

[0017] Selon une caractéristique possible de l’invention, l’axe comprend deux clips de maintien entre lesquels sont placés les ensembles de fourchette assistée, lesdits deux clips étant destinés à bloquer lesdits ensembles de fourchette assistée sur l’axe lors d’une phase de transport. Ces deux clips ont une fonction temporaire qui est dissociée du fonctionnement de la boite de vitesse. Ils servent à empêcher les ensembles de fourchette assistée de coulisser inconsidérément le long de l’axe, alors que ledit axe est doté de ses ensembles n’est pas encore monté dans la boite de vitesse. Ils peuvent par exemple agir lors d’une phase de transport ou de maintenance de l’axe muni de ses ensembles de fourchette assistée.

[0018] Selon une caractéristique possible de l’invention, la boite de vitesse est une boite à clabotages, équipée de clabots à front carré.

[0019] L’invention a pour autre objet un procédé de fonctionnement d’une boite de vitesse conforme à l’invention.

[0020] Selon l’invention, le procédé comprend les étapes suivantes :

-une étape d’émission d’un ordre d’un passage de vitesse,

-une étape de déplacement du crabot dans un sens donné le long de l’axe, au moyen d’un élément de commande extérieur solidarisé audit crabot et mu par un signal cor respondant à cet ordre, la fourchette demeurant fixe le long de l’axe durant cette étape, ledit déplacement entraînant le déplacement de l’une des deux bagues principales - une étape de prolongement du déplacement du crabot dans le même sens, ladite étape provoquant le déplacement de la fourchette le long de l’axe dans le même sens que celui du crabot, sous l’effet du ressort qui s’est comprimé et qui a provoqué le dé placement de l’autre bague principale. [0021] Pour ce type de procédé, les différentes étapes sont réalisées par l’intermédiaire des bagues principales, qui permettent de déplacer le crabot relativement à la fourchette. Durant l’étape de déplacement, la fourchette n’a pas encore bougé malgré le dé placement du crabot, car le ressort d’assistance s’est simplement replié sur lui-même sous l’effet du déplacement d’une bague principale, sans être encore mis dans un état de compression. Durant l’étape de prolongement du déplacement qui s’effectue dans la continuité de l’étape de déplacement, le ressort s’est comprimé et propulse alors la fourchette le long de l’axe dans le même sens que le sens de déplacement du crabot sous l’effet du déplacement de l’autre bague.

[0022] Une boite de vitesse selon l’invention présente l’avantage de posséder un axe pouvant recevoir plusieurs fourchettes de changement de vitesse assistée, alors que dans les boites de vitesse existantes un axe ne peut porter qu’une seule fourchette. Il en résulte une simplification de fabrication de ladite boite de vitesse ainsi qu’une réduction importante de son encombrement

[0023] On donne ci-après, une description détaillée d’un mode de réalisation préféré d’une boite de vitesse selon l’invention, en se référant aux figures suivantes :

[0024] [Fig.1] représente une vue partielle en perspective d’une boite de vitesse selon l’invention,

[0025] [Fig.2] représente une vue en perspective en éclaté d’un ensemble d’une fourchette assistée d’une boite de vitesse selon l’invention,

[0026] [Fig.3] représente une vue en perspective de l’ensemble de la [Fig.2],

[0027] [Fig.4] représente une vue en perspective d’un axe et de deux ensembles d’une fourchette assistée d’une boite de vitesse selon l’invention,

[0028] [Fig.5] représente une vue en perspective sous un autre angle de l’axe et des deux ensembles d’une fourchette assistée de la [Fig.4],

[0029] [Fig.6] représente une vue en coupe de l’axe et des deux ensembles d’une fourchette assistée des figures 4 et 5,

[0030] [Fig.7] représente une vue en coupe d’un ensemble d’une fourchette assistée d’une boite de vitesse selon l’invention, illustrant une première étape de déplacement de cet ensemble suite à une consigne de changement de vitesse,

[0031] [Fig.8] représente une vue en coupe de l’ensemble de la [Fig.7], illustrant une deuxième étape de déplacement de cet ensemble suite à une consigne de changement de vitesse,

[0032] [Fig.9] représente une vue en coupe de l’ensemble des figures 7 et 8, illustrant une troisième étape de déplacement de cet ensemble suite à une consigne de changement de vitesse.

[0033] La description détaillée qui va suivre est effectuée sur la base d’un exemple par ticulier d’une boite de vitesse, qui n’est nullement limitatif dans le cadre de l’invention.

[0034] Une boite de vitesse selon l’invention comprend au moins un ensemble d’une fourchette de passage de vitesses équipé d’un dispositif d’assistance. Cette boite de vitesse est équipée de clabots à fronts carrés, en lieu et place des synchroniseurs. Ce système de clabots nécessite une position angulaire particulière de coïncidence pour s’engager l’un dans l’autre. Afin d’atteindre cette position de coïncidence, il est né cessaire d’augmenter la dynamique de clabotage en équipant la fourchette d’un dispositif d’assistance, qui accumule l’énergie durant le laps de temps entre l’ordre de passage donné en amont, et la phase de coïncidence du clabotage en aval.

[0035] En se référant aux figures 1, 4 et 6, une boite de vitesse 1 selon l’invention est délimitée par deux carters 2, 3 et comprend un axe 4 reliant lesdits deux carters 2, 3 et sur lequel sont montés deux ensembles 5, 6 d’une fourchette assistée. Une particularité d’une boite de vitesse 1 selon l’invention est que l’axe 4 est monté de façon fixe dans les deux carters 2, 3 sans possibilité de se déplacer relativement à ceux-ci. Cet axe 4 est assimilable à une tige métallique cylindrique et allongée, dont les deux extrémités considérées suivant un axe longitudinal de ladite tige sont insérées chacune dans un logement approprié d’un carter 2, 3.

[0036] En se référant aux figures 2 et 3, les deux ensembles 5, 6 d’une fourchette assistée sont identiques, et se composent chacun d’une fourchette 7, d’un dispositif d’assistance 8 et d’un crabot 9. La fourchette 7 comprend classiquement une partie fonctionnelle 10 en arc de cercle, préférentiellement semi-circulaire, et une embase support 11 par laquelle elle est montée sur l’axe 4. Cette embase support 11 comprend schéma tiquement deux premiers bras 12, 13 plans et parallèles, dotés chacun d’une ouverture circulaire 14, et une paroi de liaison 15 plane reliant lesdits deux premiers bras 12, 13 en étant perpendiculaires à ceux-ci. La partie fonctionnelle 10 s’étend d’un côté de la paroi de liaison 15, et les deux premiers bras 12, 13 s’étendent d’un autre côté de ladite paroi de liaison 15, qui est opposé à celui à partir duquel s’étend ladite partie fonc tionnelle 10. Le crabot 9 comprend schématiquement deux deuxièmes bras 16, 17 plans et parallèles, dotés chacun d’une ouverture circulaire 18, et une paroi de liaison 19 plane reliant lesdits deux deuxièmes bras 16, 17 en étant perpendiculaires à ceux-ci. Ce crabot 9 comporte également une patte 20 présentant deux segments plans 21, 22 et perpendiculaires, dont un premier segment 21 prend naissance sur un bord de la paroi de liaison 19 et dont un deuxième segment 22 prolonge ledit premier segment 21. Le premier segment 21 prend naissance dans une zone centrale du bord de la paroi de liaison 19 et s’étend dans le même plan que ladite paroi de liaison 19, le deuxième segment 22 s’étendant perpendiculairement au plan de ladite paroi de liaison 19. Le deuxième segment 22 comprend une encoche 23 allongée s’étendant le long dudit deuxième segment 22 et débouchant dans un bord 24 dudit deuxième segment 22 ma- térialisant une extrémité distale de celui-ci. Cette encoche 23 va servir de point d’ancrage à un élément de commande extérieur, dont la fonction est de provoquer le déplacement du crabot 9 le long de l’axe 4 dans un sens donné, une fois qu’un ordre de changement de vitesse a été émis dans la boite de vitesse 1.

[0037] Il est à noter que l’écartement entre les deux deuxièmes bras 16, 17 du crabot 9 est supérieur à l’écartement des deux premiers bras 12, 13 de la fourchette 7.

[0038] En se référant aux figures 2 et 3, chaque ensemble 5, 6 comprend également deux bagues principales 25, deux bagues paliers 26 et un ressort d’assistance 27, lesdits éléments constituant le dispositif d’assistance. Chaque bague principale 25 comprend un corps cylindrique creux 28 et une collerette élargie 29 prolongeant ledit corps cy lindrique 28 le long de l’axe de révolution de celui-ci. Cette collerette élargie 29 est as similable à un bourrelet annulaire dont le diamètre extérieur est supérieur au diamètre extérieur du corps cylindrique creux 28, ladite collerette 29 étant délimitée par deux faces annulaires planes. Chaque bague principale 25 délimite un canal cylindrique interne, dont le diamètre est constant sur toute la longueur de ladite bague principale 25 incluant le corps 25 et la collerette 29, ledit diamètre étant supérieur au diamètre de l’axe 4. Chaque bague palier 26 est constituée d’une paroi cylindrique creuse, dont le diamètre extérieur est inférieur au diamètre du canal interne de la bague principale 25 et dont le diamètre intérieur est supérieur au diamètre de l’axe 4. Le ressort d’assistance 27 est un ressort à spirales, dont le diamètre intérieur de chaque spirale est supérieur au diamètre de l’axe 4.

[0039] En se référant aux figures 4 à 9, chaque ensemble 5, 6 de fourchette assistée est monté sur l’axe 4 en respectant les règles suivantes :

-la fourchette 7 est montée sur l’axe 4 de sorte que ledit axe 4 passe par les ou vertures 14 des deux premiers bras 12, 13,

-le crabot 9 est monté sur l’axe 4 de sorte que ledit axe 4 passe par les ouvertures 18 des deux deuxième bras 16, 17 et de sorte que lesdits deuxièmes bras 16, 17 enserrent les premiers bras 12, 13 de la fourchette 7. Autrement dit, les premiers bras 12, 13 sont insérés autour de l’axe 4 entre les deuxièmes bras 16, 17,

- chaque bague palier 26 est placée dans le canal interne d’une bague principale 25, et les deux ensembles constitués par ces deux bagues 25, 26 sont placés autour de l’axe 4, de sorte que les corps principaux 28 des bagues principales 25 traversent les deux premiers bras 12, 13, et de sorte que les collerettes élargies 29 se retrouvent dans un espace délimité par lesdits deux premiers bras 12, 13,

- le ressort d’assistance 27 est enfilé autour de l’axe 4 entre les deux premiers bras 12, 13 de la fourchette 7, de sorte qu’il se retrouve au contact des deux collerettes élargies 29 et a tendance à repousser lesdites collerettes 29 contre des parois des premiers bras 12, 13 se faisant face. Dans cette configuration, les corps principaux 28 des bagues principales 25 émergent des premiers bras 12, 13 vers l’extérieur de ceux- ci, en venant chacun en appui contre un deuxième bras 16, 17 du crabot 9.

[0040] En se référant aux figures 1, 4, 5 et 6, les deux ensembles 5, 6 d’une fourchette d’une boite de vitesse 1 selon l’invention, sont montés côte à côte sur l’axe 4 joignant les deux carters 2, 3 et de façon indépendante. En effet, l’activation de l’un des deux ensembles 5, 6 d’une fourchette est sans incidence sur l’activation ou non de l’autre ensemble 5, 6. Ces deux ensembles 5, 6 sont montés coulissants sur l’axe 4, qui lui demeure fixe, que les fourchettes 7 soient activées ou non. Deux clips 30, 31 sont insérés chacun dans une gorge de l’axe 4, de part et d’autre des deux ensembles 5, 6 d’une fourchette, pour empêcher lesdits ensembles 5, 6 de coulisser inconsidérément le long dudit axe 4 lors d’une phase de transport ou de maintenance. Ces clips 30, 31 n’ont aucune fonction particulière lors du fonctionnement de la boite de vitesse 1. En fonction des caractéristiques et de la géométrie de la boite de vitesse 1, les deux ensembles 5, 6 d’une fourchette peuvent être décalés l’un par rapport à l’autre autour de l’axe 4 fixe.

[0041] En se référant aux figures 7, 8, et 9, un procédé de fonctionnement d’une boite de vitesse conforme à l’invention, comprend les étapes suivantes :

-une étape d’émission d’un ordre de passage de vitesse, alors que l’ensemble d’une fourchette 5, 6 concerné est en équilibre sur l’axe 4, comme illustré à la [Fig.7],

-une étape de déplacement du crabot 9 de cet ensemble d’une fourchette 5, 6, dans un sens donné le long de l’axe 4 comme indiqué par la flèche 32, au moyen d’un élément de commande extérieur, solidarisé audit crabot 9 et mu par un signal correspondant à l’ordre de changement de vitesse, la fourchette 7 demeurant fixe le long de l’axe 4 durant cette étape. En effet, durant cette étape de déplacement, le crabot 9 a entraîné le déplacement d’une bague principale 25 relativement à la fourchette 7, ladite bague 25 ayant commencé à replier le ressort d’assistance 27 sur lui-même entre les deux premiers bras 12, 13, mais sans le comprimer,

- une étape de prolongement du déplacement du crabot 9 dans le même sens, ladite étape de prolongement de déplacement provoquant le déplacement brutal de la fourchette 7 le long de l’axe 4 dans le même sens que celui du crabot 9, comme indiqué par la flèche 33, sous l’effet du ressort d’assistance 27 qui s’est comprimé et qui a provoqué le déplacement de l’autre bague principale.

[0042] Durant le procédé précédent, la fourchette 7 s’est déplacée dans le même sens que celui du crabot 9, mais avec un décalage temporel durant lequel une énergie motrice a été créée par la compression du ressort d’assistance 27. Une fois qu’un seuil de com pression du ressort 27 a été atteint, celui-ci propulse la fourchette 7 pour procéder au changement de vitesse, via une bague principale.