Brevet FR2160811A1 — publié le 19730706

La présente invention concerne un dispositif å force auxiliaire de connexion de vitesses pour une botte de vitesses de véhicule synchronisée, à engrenages, dans laquelle la présélection des vitesses est manuelle, et l'engagement des vitesses est assisté par un vérin hydraulique. On connatt déjà des dispositifs à force auxiliaire de connexion de vitesse, dans lesquels chacune des vitesses à enclencher est reliée à un vérin pneumatique. Mais comme la dépense technique d'un tel dispositif est directement proportionnelle au nombre de vitesses, son utilisation est ainsi limitée à priori On connatt de plus un dispositif de commande de botte de vitesses à étages,dont le vérin de comLan- de est monté de manière à réaliser un point mort entre deux rapports de vitesses. Le vérin de connexion doit alors titre pourvu de trois conduites de fluide sous pression.En plus de la grande dimension d'un tel vérin, d'une commande compliquée,ou d'une poignée manuelle nécessaire au conducteur pour commander séparément la synchronisation et la commutation de vitesse, le temps de commutation de vitesse est relativement long, à cause du temps nécessaire aux deux phases. I1 a déjà été proposé un dispositif à force auxiliaire de commutation de vitesses, avec un vé- rin d'entratnement à à double effet, qui est placé, avec les sou- papes de commande, dans une saillie commune de la botte de vitesses. Une tige spéciale de commande Déplaçable en rotation et translation pst prévue avec le profilé de commande pour les soupapes, ou bien l'arbre d'engagement de vitesse forme lui-mEme le profil de command. I1 a aussi déjà été proposé de placer les soupapes de commande dans la tige du piston du moteur auxiliaire ,et de les monter en tant que coulisseaux de commande, qui, prévus dans le sens de rotation avec du jeu en rotation par rapport à l'élément d'enclenchement, commandent un vérin à double effet. De tels dispositifs de commande connus ont l'inconvénient d'exiger une dépense mécanique d'un haut niveau technique, non seulement à cause de la configuration du vérin-moteur, qui peut titre un vérin indépendant pour chaque vitesse, un vérin à trois positions, ou un vérin à double effet, mais encore à cause des dispositifs de commande employés.On ne peut pas utlliser les soupapes de commande déjà employées dans d'autres domaines techniques et,au contraire, il faut des soupapes spécialement destinées à cet effet I1 en découle des inconvénients du point de vue économique, ainsi que pour la sécurité de fonctionnement. Àu moins deux conduites de fluide-moteur sont nécessaires pour le vérin à double effet. 4 De plus, les dispositifs de changement de vitesses classiques ont le défaut d'avoir un vérin moteur qui reste sous la pression maximale du fluide après la commutation des vitesses. Compte tenu des problèmes d'étanchéité, cela exige une plus grande dépense pour maintenir les pertes dues aux fuites dans des limites acceptables.Pour la transmission des mouvements d'enclenchement des vitesses, plusieurs autres éléments de transmission sont souvent nécessaires, ce qui a comme inconvénient, à côté du volume plus important, de créer des jeux qui interviennent dans les nombreuses articulations. La présente invention permet d'éviter les défauts et les inconvénients mentionnés. Elle a pour but de réaliser un dispositif à force auxiliaire de connexion de vitesses pour une bofte de vitesses de véhicule, synchronisée, à engrenages, dans lequel,pour une faible dépense technique et une grande sécurité d'emploi, le passage des vitesses est assisté par un vérin fonctionnant avec un fluide sous pression. La puissance de la force auxiliaire doit titre adaptée à chacune des vitesses à enclencher. La commande de soupape employée doit assurer une simplicité de construction et une grande fiabilité, de sorte que seul le passage des vitesses reste asservi, tandis que la vitesse est présélectionnée manuellement. Â cet effet, l'invention concerne un dispositif caractérisé en ce qu'un verin pneumatique est fixé à la bofte de vitesses, le prolongement de l'axe de la tige du piston coupant l'axe de l'arbre transversal de sélection selon l'angle avantageux de 900. Le vérin moteur possède uniquement une conduite pour le fluide moteur, car ce vérin est un moteur de commande à simple effet avec retour par ressort, c'est-à- dire que le piston revient dans sa position initiale pendant la détente. Une extrémité de la tige du piston est conique,avec une conduite d'angle d . Vis-à-vis du c8ne,au point mort,se trouve le levier solidaire de l'arbre transversal de manoeuvre commandé mécaniquement, qui comporte des biseaux formés avec les angles d'appui B et O .I1 faut autant de surfaces d'appui qu'il y a de vitesses à enclencher. Les surfaces d'appui peuvent avoir des angles d'appui semblables ou différents, déterminés en fonction de la démultiplication pour chaque vitesse respective. Une extrémité prolongée de l'arbre de manoeuvre longitudinal supporte un vérin de commande, mobile dans un certain intervalle a , tandis que, dans le boit- tier, ce vérin est mobile librement dans l'intervalle cet et est seulement maintenu à chacune des positions extr8mes par un dispositif d'arrêt. L'intervalle a représente la longueur de la course de manoeuvre de l'arbre longitudinal, entre le point mort et la vitesse à connecter, plus le jeu prédéterminé. L'intervalle q représente la longueur de la course de manoeuvre de l'arbre lon gitudinal,entre le point mort et la vitesse, moins le jeu. Ce jeu est nécessaire pour que le levier soit déjà tourné vers l'arbre de manoeuvre transversal, d'un angle initial relativement faible, avant que le piston ne démarre, que le cône de la tige du piston ne touche une surface d'appui et que le levier n'entratne l'arbre de manoeuvre transversal en rotation sur lui-mEme. L'amplitude de la force d'appui est variable grtce à la longueur du levier placé sur l'arbre de manoeuvre transversal, car l'angle d'appui du levier est adapté à l'angle du cône de la tige du piston, et grace à l'influence prédéterminée de la surface du piston et de la pression du fluide moteur. le profilé de commande, placé sur le vérin de commande, sert à la régulation d'une soupape à trois entrées et deux sorties, qui, soit ouvre la conduite d'air comprimé allant du réservoir à fluide sous pression au vérin moteur, soit ferme cette conduite et évacue l'air du vérin moteur. le profilé de commande est construit de telle manière, et la coordination de la soupape à trois entrées et deux sorties est telle, que le vérin moteur est évacué à chacune de deux positions extrimes de l'arbre de manoeuvre longitudinal du vérin noter. Le dispositif aixiliaire de connexion de vitesses selon la présente invention est ainsi supérieur aux dispositifs classiques précédents,si l'on considère les dépenses techniques plus faibles,ainsi que la sécurité d'emploi et la fiabilité obtenues. En effet le vérin moteur est du mEme type qu'un vérin de commande à simple effet avec retour élastique, et la soupape de commande est composée d'une seule soupape à trois entrées et deux sorties0 La mise en place d'une soupape standardisée apporte de plus l'avantage économique d' Otre meilleur marché, du fait qu'elle est construite en grande série. Un avantage supplémentaire réside en ce que la transmission du mouvement de manoeuvre a lieu sans le montage intermédiaire d'autres éléments de transmission. Gracie au choix de l'angle d'appui, la force appui varie pour les différentes vitesses,et ainsi chacune des différentes vitesses peut être commandée . Le vérin ne demande qu'une seule conduite et se vide après la manoeuvre de la botte de vitesse,pour ne plus étre sous pression. En cas de défaillance du fluide moteur, la bofte de vitesses à engrenages est toujours en état de marche, malgré une plus grande dépense physique.Sous la condition d'une force de manoeuvre à peu près constante exercée par le conducteur, l'optimalisation concernant l'usure, et par suite la durée de vie du dispositif de synchronisation, peut titre chaque fois déterminée, en tenant compte du temps de synchronisation, en fonction du travail de synchronisation nécessaire pour chacune des différentes vitesses. La présente invention est décrite plus en détail à l'aide d'un mode de réalisation représenté schématiquement à titre d'exemple non limitatif dans les figures annexées dans lesquelles : - la figure 1 montre une vue en coupe du moteur de commande à simple action avec retour par ressort,et de l'arbre de manoeuvre transversal avec son levier. - la figure 2 montre le dispositif de commande. - la figure 3 montre la projection,selon la ligne Z de la figure 1,du levier de l'arbre de manoeuvre transversal pour une botte de vitesses à cinq rapports. Le moteur de commande à simple effet avec retour par ressort décrit dans la figure I est construit de manière classique. I1 est relié, au moyen de trois tirants 1, par l'intermédiaire du couvercle du cyclindre 2, de la chemise 3 et du guide-piston 4, avec le carter 5 de la botte de vitesses. La chemise 3 comprend, d'un coté, la connexion 6 pour l'air comprimé et, de l'autre coté, un perçage 7 d'évacuation de l'air. Le piston 8, avec la garniture de joint 9 ,est fixé sur une extrémité de la tige 10 du piston, tandis que l'autre extrémité de la tige 10 du piston est construite en forme de cane avec l'angle de canne cC . Sur le prolongement de l'axe de la tige du piston, et perpendiculairement à celui-ci, se trouve l'arbre de manoeuvre transversal 12.Le levier 15 est fixé à celui-ci à l'aide d'une clavette 13 et maintenu axialement par la vis 14 ce levier comprenant les biseaux d'appui 16 et 17 qui forment respectivement des angles 2 et La figure 3 montre le levier avec les surfaces d'appui pour une bofte de vitesses à cinq rapports, la valeur c déterminant la distance entre les deux créneaux voisins de grille de vitesses0 La conduite 18 d'air comprimé,par- tant du vérin ,se dirige vers la soupape 21 à trois entrées et deux sorties, qui est placée de manière réglable sur un prolongemment 19 du palier de l'arbre de manoeuvre longitudinal 20. Cette soupape possède, en outre,une conduite 22 d'évacuation de l'air et une conduite 23 allant vers le réservoir d'air comprimé, comme le montre la figure 2.Sur l'arbre de manoeuvre longitudinal 20, se trouve le vérin de commande 25 coulissant, dont la course de déplacement est limitée, d'une coté, par le décrochement de l'arbre de manoeuvre longitudinal 20, et, de l'autre cOté, par la pièce annulaire 26 vissée sur l'arbre. Le déplacement possible â est ainsi la longueur du déplacement d'enclenchement de l'arbre de manoeuvre longitudinal 20, pour aller d'un rapport de vitesse au point mort, avec en plus le Jeu prédéterminé. Ie vérin de commande 25 supporte le profilé qui sert à commander la soupape 21 à trois entrées et deux sorties, et à maintenir le vérin contre le palier 19 dans les positions extrêmes, au moyen d'un dispositif à encoche 27.Le vérin de commande 25 est coulissant,par rapport au palier 19,sur un intervalle ls longueur de la course d'enclenchement pour aller d'un rapport de vitesse au point mort, diminuée du jeu prédéterminé; le fonctionnement du dispositif à force auxiliaire de changement de vitesses est décrit ci-après à l'aide de l'exemple du passage d'un rapport de vitesse à un au trie ,avec changement de créneau de grille. Pour le débrayage, le conducteur déplace tout d'abord, à l'aide du levier de changement de vitesse, l'arbre de manoeuvre longitudinal 20 dans la position du point mort, sans que le dispositif ne réagisse. Après que le créneau de grille de vitesses ait été changé manuellement, l'arbre de manoeuvre longitudinal 20 se déplacement avec lui le levier 15,sur l'arbre de manoeuvre transversal 12, en direction de la nouvelle vitesse à engager. C'eut seulement après le rattrapage du jeu, le levier 15 étant déjà tourné d'un angle initial, que le décrochement de l'arbre longitudinal de manoeuvre 20 rencontre le coulisseau de commande et l'entratne pour un nouveau déplacement.A ce moment, les billes du dispositif d'arrêt à encoche 27, ainsi que la bille 28 qui agit sur la tige de la soupape 21 à trois entrées et lux sorties, libèrent l'air comprimé du réservoir sous pression 24,pour alimenter le vérin. Le piston 8 et la tige du piston 10 se détendent en comprimant le ressort II, et le conte de la tige du piston 10 vient s'appliquer sur le biseau d'appui 17 et pousse, lors d'un déplacement supplémentaire, le levier 15,de sorte que la rotation de l'arbre de manoeuvre transversal 12 est favorisée. Lors de l'atteinte de la position extr8me de l'arbre de manoeuvre longitudinal 20, aussi long temps que ltassistance de force auxiliaire cesse, les billes 27 et 28 peuvent se loger dans les autres encoches de commande, et à ce moment la soupape 21 à trois entrées et deux sorties ferme la conduite 23 et l'air comprimé du vérin peut circuler dans la conduite 22. Le ressort Il peut alors renvoyer le piston 8 et la tige de piston 10 dans LeurS posrtionsinitiales, et le processus est terminé. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation ci-dessus décrit et repré senté, à partir duquel on pourra prévoir d'autres modes et dlau- tres formes de réalisation, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVENI)IOATIONS 10) Dispositif à force auxiliai- re de connexion de vitesse pour une botte de vitesses de véhicule synchronisée, à engrenages,dans lequel la présélection des vitesses est manuelle, e t le passage des vitesses est assisté par un vérin actionné par un fluide sous pression, dispositif caractérisé en ce qu'un vérin,agissant dans une seule direction avec retour par ressort, est fixé à la botte de vitesses, de telle manitre que le prolongement de l'axe de la tige du piston coupe l'axe de l'arbre transversal de manoeuvre suivant l'angle avantageux de 900, le vérin possèdant une seule conduite pour le fluide moteur, et l'extrémité de la tige du piston en face de l'arbre transversal de manoeuvre ,étant conique avec un angle de cOne , tandis que le levier solidaire de l'arbre transversal de manoeuvre, qui comporte des biseaux formés par les angles dtappui B et g , se place vis-à-vis du ctne,au point mort de la bofte de vitesses. 20) Dispositif à force auxiliaire selon la revendication i, caractérisé en ce que les angles d'appui pour les différentes vitesses peuvent être semblables ou diffé- rentes entre eux, autant de surfaces appui étant prévues qu'il y a de vitesses qui doivent être enclenchées. 3 ) Dispositif à force auxiliaire selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé par un vérin qui supporte un profilé de commande construit avec des encoches et qui est placé sur l'extrémité prolongée de l'arbre de manoeuvre longitudinal, lequel vérin est mobile relativement à la tige du piston sur une course , tandis qu'il peut glisser par rapport au carter sur une course (b) ,en étant maintenu par un dispositif d'garrot dans chacune des deux positions extmes, l'intervalle (a) représentant la longueur de course de manoeuvre de 1' arbre de manoeuvre longitudinal ,entre le point mort et la vitesse, ou inversement, plus un jeu prédéterminé, tandis que l'intervalle (b) représente la longueur de la course de manoeuvre de l'arbre de manoeuvre longitudinal ,entre le point mort et la vitesse ou inversement, moins ce meme jeu. 40) Dispositif à force auxiliaire selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que une soupape à trois entrées et à deux sorties est placée de telle manière que l'axe de la tige de soupape coupe l'axe du vérin, et ainsi l'ase de l'arbre de manoeuvre longitudinal, le profilé de commande étant monté de telle manière sur le vérin, et la soupape à trois entrées et deux sorties étant placée de telle manière que, dans les deux positions extrtmes, l'arbre de manoeuvre transversal, le piston et la tige du piston se trouvent dans leur positions de repos.