Brevet FR2414156A1 — publié le 19790803

On connaît par le brevet de la République Fédérale d'Allemagne DT-DM 7532 116.3, un dispositif de commutation pour un mécanisme de changement de vitesse à engrenages se composant d'un mécanisme principal et d'un mécanisme en série commutable au moyen d'un moteur de manoeuvre (par exemple un vérin) actionné par un fluide sous pression, muni d'un levier de commutation manuel dont les mouvements sont transmis, par l'intermédiaire d1un organe de commutation, à des accouplements par conformation du mécanisme principal, des parties de cet organe de commutation étant mises en oeuvre en succession de façon répétée, par des dispositifs particuliers afin que, malgré les commutations du mécanisme principal se produisant dans les domaines de manière en soi identique, une position propre du levier de commutation puisse etre associée (schéma de couplage HH) et comprenant un dispositif par lequel le mécanisme en série est commuté, lors de la transition dans la position de voie d'un autre domaine en-série, par le-moteur de manoeuvre actionné par un fluide sous pression, un arbre de commutation mobile en rotation et axialement dans le carter du méca nisme de changement de vitesse à engrenages, qui est poussé axialement lors de la sélection de la voie (mouvement de sélection) dans plusieurs domaines axiaux de mouvement (voies AR,1-2,3-4 ; 5-6,7-8, respectivement) associés chacun à un domaine de démultiplication du mécanisme en série, et tourné en vue de l'enclenchement des rapports (mouvement de commutation) et qui est solidaire d'un élément comportant plusieurs chemins de cames associés chacun à un domaine de démultiplication du mécanisme en série. Dans ce dispositif connu, les processus de commutation se répétant dans le mécanisme principal sont rendus possibles par un doigt de commutation mobile sur l'arbre de commutation en liaison avec un moyeu. Ge moyeu doit être déplacé avec ou dans des dispositifs supplémentaires tels que ressorts, butées, douilles, pistons, carters et verrouillages, en étant aussi soumis à l'action d'un fluide sous pression, et être verrouillé avec eux, de sorte que dans différentes positions axia les de l'arbre de commutation, le doigt de commutation, associé aux deux groupes de voies de commutation, effectue deux fois les mêmes opérations de commutation dans le mécanisme principal.Un autre dispositif de commutation est nécessaire afin de commuter le mécanisme en série et enfin un troisième dispositif est encore nécessaire- pour permettre une commutation du mécanisme en série uniquement dans la position neutre de l'arbre de commutation, donc lorsqu'aucun rapport n'est enclenché. lia coopération de seulement quatre ressorts avec les butées, les douilles, les pistons et le verrouillage du mouvement relatif du doigt de commutation et du dispositif supplémentaire pour la commutation de groupes n'est pas, en plus de la fabrication coûteuse et du réglage de celui-ci, d'un fonctionnement fiable, ainsi qu'il est nécessaire pour un dispositif de commutation. La présente invention a pour objet de simplifier de tels dispositifs de commutation et de garantir un verrouillage sûr de 1' organe de commutation du mécanisme en série et ainsi d'exclure absolument toutes commutations erronées. Ce problème est résolu par un dispositif de commutation remarquable en ce qu'à des chemins de came juxtaposés sont associés des distributeurs 9/2 en vue de la commande de l'alimentation en fluide sous pression du moteur de manoeuvre près de l'arbre de commutation dans le carter, distributeurs dont les tiroirs sont reliés chacun à un palpeur, en ce que le distributeur 3/2, associé au domaine correspondant de démultiplication du mécanisme en série, se déplace dans la position d'ouverture ou de fermeture en fonction du mouvement de l'arbre de commutation, les chemins de came étant réalisés quant à leur forme, leurs dimensions et leur position relative dans des positions prédéterminées de l'arbre de commutation par rapport aux palpeurs des distributeurs 3/2, de façon que, lorsque l'arbre de commutation se trouve dans des positions de commutation (positions finales du mouvement de commutation), tous les distributeurs 3/2 soient en position de fermeture, que dans les domaines de mouvements axiaux de l'arbre de comriutation (voies AR, 1-2,3-4 ; 5-6,7-8; respectivement) associés aux domaines de démultiplication du mécanisme en série, seul le distributeur 3/2 associé puisse-être en position d'ouverture et que les doigts de commutation soient en nombre égal aux domaines de démultiplication du mécanisme en série et soient solidaires de l'arbre de commutation. L'invention utilise de manière avantageuse le fait qu'à l'arbre de commutation disposé dans le carter du mécanisme, est transmis non seulement le mouvement de sélection, dont dépend le domaine de démultiplication du mécanisme en série, lais également le mouvement de commutation, dont doit dépendre l'arrêt de l'alimentation en fluide sous pression du dispositif moteur auxiliaire. La commande par cames permet que le domaine de démultiplication du mécanisme en série, associé à la voie choisie, soit forcément enclenché ou demeure enclenché et que, dans le cas d'un rapport enclenché, aucune alimentation en fluide sous pression du moteur de manoeuvre (vérin) ne puisse résulter de la commutation de groupes. Un mécanisme à organes de commutation multiples est également décrit dans le brevet de la République Fédérale d'Allemagne DT-PS 11 30 300, dans lequel la commutation des quatre rapports du mécanisme principal et ainsi d'un domaine 8t effectue selon le schéma de mouvement de commutation usuel en forme de H et dans lequel, grâce à un deuxième doigt de commutation intervenant dans le tringlage de commutation du mécanisme principal, la commutation des quatre rapports du domaine supérieur s'effectue selon un schéma de mouvement de commutation en forme de H identique à celui du domaine inférieur, lais décalé latéralement et adjacent à celui-ci, de sorte que le schéma global prend la forme d'un "R" double (schéma de commutation HH). La commutation des mécanismes principal et en série s'effectue sans doute aussi dans ce cas par l'intermédiaire d'un seul levier de commutation, mais le mécanisme en série n'est pas actionné par un moteur de manoeuvre mû par fluide sous pression, mais par l'intermédiaire d'un. organe de commutation mécanique. De préférence, une alimentation en fluide sous pres sion du moteur de manoeuvre (vérin) ne doit être possible que dans la position neutre au cours du mouvement de commutation. Une sécurité maximale du déroulement des commutations de domaines du mécanisme en série est ainsi obtenue, en particulier en ce qui concerne une réaction indésirable du moteur de manoeuvre durant des phases déterminées de la commutation des domaines. L'invention sera décrite plus en détails en regard des dessins annexés à titre d'exemple non limitatif et sur lesquels la figure 1 est une vue en perspective globale d'un mécanisme de changement de vitesse à engrenages avec dispositif de commutation pour un véhicule ; la figure 2 représente le schéma des positions de commutation en vue de dessus du levier manuel de commutation de ce mécanisme de changement de vitesse à engrenages ; les figures 3a et 3b sont une coupe selon la ligne III-III de la figure 1, réalisées en deux parties pour permettre une plus grande échelle, la figure 3b représentant le prolongement axial de la figure 3a sur la ligne en traits mixtes, un arbre de commutation muni de doigts de commutation et de dispositifs d'encliquetage étant visible sur cette coupe;; la figure 4 est une coupe selon la ligne IV-IV de la figure 3a ; et les figures 5 à 8 sont chacune en coupe simplifiée selon la ligne V-V de la figure 3a, afin de représenter sous forme schématique les phases de la commutation des domaines. lie mécanisme 10 de changement de vitesse à engrenages se compose d'un mécanisme principal 11 avec quatre rap ports de marche avant et d'un mécanisme en série 12 avec deux domaines (rapports). lie mécanisme 12 double en fait les quatre rapports du mécanisme principal 11, de sorte qu'au total huit rapports de marche avant sont ainsi disponibles, qui sont enclenchés en succession dans les deux domaines de démultiplication. L'arbre d'entrée 13 du mécanisme 10 pénètre dans le mécanisme principal 11, en aval duquel est directement disposé le mécanisme en série 12,de sorte que l'arbre de sortie 14 du mécanisme 10 sorte du mécanisme 12.Cependant, il n'est pas essentiel pour l'invention que le mécanisme en série se trouve devant ou derrière le mécanisme principal. te dispositif de commutation de ce mécanisme 10 se compose d'un levier manuel de commutation 9 disposé de façon à pouvoir tourner dans tous les sens sur- un support 9a, dont les mouvements s'effectuant selon le schéma représenté sur la figure 2 par traction/poussée ou rotation sont transmis à une tringle de commutation 15 par l'intermédiaire d'une manivelle 16 et avec la coopération d'un support d'articulation 17, à un arbre de commutation 18, qui est soumis à des mouvements de sélection (transversaux aux voies 1-2,3-4,etc.) du levier manuel de commutation sous la forme de mouvements axiaux correspondants. Comme le montrent les figures 3a et 3b, l'arbre de commutation 18 est monté de façon à pouvoir tourner dans des roulements 19 et 20, tout en étant mobile axialement. La trans mission du mouvement de commutation s'effectue par l'intermédiaire d'un de deux doigts de commutation 21, 22, respectivement, qui sont associés chacun à un domaine de démultiplication du mécanisme en série, sur une des tringles de commutation 23, 24 ou 25, qui sont associées chacune aux rapports 3,4/7,8, respectivement, 1 ,2/5,6, respectivement, au rapport de marche arrière et agissant sur les accouplements de commutation correspondants (non représentés). Dans les rapports 1 à 4, le doigt de commutation 21, et dans les rapports 5 à 8, le doigt de commutation 22, viennent en prise avec la tringle correspondante 23 ou 24. lie changement de rapport du mécanisme 12 s'effectue par l'intermédiaire d'un vérin pneumatique (non représenté) comportant un piston pouvant etre sollicité des deux côtés. L'alimentation en fluide sous pression du vérin est commandée par deux distributeurs 3/2 26 et 27, qui sont disposés dans un logement ou dans un chapeau 28 du mécanisme en série près de l'arbre 18. Chacun des distributeurs 3/2 commande l1ali- mentation en fluide sous pression à l'un des deux c8tés du vérin, chaque distributeur 3/2 étant associé à une position déterminée du piston et ainsi à un domaine de démultiplication du mécanisme en série. Dans la position d'ouverture du distributeur 3/2 26, ctest le domaine de démultiplication inférieur avec les rapports Ar, 1 à 4, qui est enclenché, et dans la position d'ouverture du distributeur 3/2 27, c'est le domaine de démultiplication supérieur du mécanisme en série, avec les rapports 5 à 8, qui est enclenché. lies tiroirs 29, 30 des distributeurs 3/2 26 et 27 sont guidés dans le logement 28 radialement par rapport à l'arbre 18 et sont actionnés chacun par une tige palpeuse 31, 32, déplaçable axialement et coaxialement aux tiroirs,munie d'une pointe palpeuse conique 33, 34, respectivement. Une came 35 fixée à l'arbre 18, comporte deux chemins de came 76 et 37 en forme de rainure, qui sont associés aux palpeurs 31, 32 des distributeurs 3/2 26 et 27. La structure interne des distributeurs 3/2 est telle que ceux-ci ne se trouvent en position d'ouverture que lorsque le palpeur est en extension maximale, ctest-à-dire que la pointe du palpeur se trouve corn- plètement dans le chemin de came évidé associe. L'arbre de commutation 18 est déplacé axialement de manière analogue au schéma représenté sur la figure 2 pour la sélection des voies désirées (Ar,1-2,3-4,5-6,7-8) et tourné en vue de l'enclenchement du rapport (à l'intérieur de la voie concernée). Dans un premier domaine de mouvement axial de l'arbre 18, qui comprend les voies Ar,1-2 et 3-4, c'est le domaine de démultiplication inférieur du mécanisme en série qui est enclenché, tandis que dans un deuxième domaine de mouvement axial qui comprend les voies 5-6 et 7-8, c'est le domaine de démultiplication supérieur du mécanisme en série qui est enclenché. li'enclenchement du domaine de démultiplication correspondant s'effectue par l'intermédiaire des chemins de came 36, 37 en forme de rainure, qui sont associés respectivement au domaine de démultiplication inférieur ou supérieur. Ta configuration des chemins de came, c'est-à-dire la forme choisie et la position relative dans les positions de voies et de rotation prédéterminées de l'arbre 18 ne permet qu'à une des deux tiges palpeuses 31, 32 de se mettre en extension et donc au distributeur associé de prendre la position d'ouverture et ceci uniquement lorsque l'arbre 18 se trouve en position neutre, c'est-à-dire lorsqu'aucun rapport n'est enclenché. La came 35 fixée à l'arbre 18-estpluslarge que le trajet de déplacement axial global de l'arbre 18. Comme le montre la figure 4, les tiges palpeuses 31, 32 des listribu- teure 3/2 26 et 27 sont disposées dans un pan axial commun, mais décalées dans le sens circonférentiel.La position de la came 35 par rapport aux tiges palpeuse 31, 32 est diisie de façon que celles-ci se trouvent toujours au contact de la came Le chemin de came 36 en forme de rainure associé au domaine de groupes inférieur et à la tige palpeuse 31 (voir figure 5) s'étend sur la came 36 jusque dans un plan axial, qui se trouve à même hauteur que la tige palpeuse 31 dans la position de voie 3-4, tandis que le chemin åke came 37, associé au domaine de groupes supérieur et à la tige palpeuse 32, commence dans un plan axial qui se trouve à De hauteur que la tige palpeuse 32 dans la position de voie i6. Les deux cherry de came 36 et 37 sont orientés parallèlement à l'axe et s'é- tendent sur la came le long d1 une ligne axiale, qui coupe, dans la position de point mort de l'arbre 18, l'axe median de la tige palpeuse associée 31, 32. te mode opératoire de la commande par came est expliqué ci-après à l'aide d'un passage du rapport 4 au rapport 5, au cours duquel se produit une commutation de domaine du mécanisme en série. Quatre phases de ce processus sont représentées schématiquement sur les figures 5 à 8. Sur la figure 5, l'arbre 18 se trouve avec la came 35 dans la position de commutation correspondant au rapport 4. lies tiges palpeuses 31, 32 représentées schématiquement sous forme de points, qui sont guidées dans une position invariable par rapport au logement 28, sont superposées axialement au chemin de came 36. Comme l'arbre 18 et la came sont mis en rotation à partir de la position neutre, par suite du rapport enclenché, la tige palpeuse 31 se trouve à l'extérieur du chemin de came 36 en forme de rainure sur la surface extérieure cylindrique de la came. lie distributeur 3/2 26 est ainsi en position fermée. Si la tige palpeuse 32 n'est pas superposée axialement au chemin de came 37 associé en forme de rainure, le distributeur 3/2 27 se trouve pour cette raison en position de fermeture. Mais également par suite de la rotation de l'arbre 18 hors de la position neutre, dans le cas de l'enclenchement d'un rapport, la tige palpeuse 32 se trouve à l'extérieur du chemin de came 37. li'alimentation en fluide sous pression du moteur de manoeuvre de la commutation de groupes est ainsi interrompue. L'état de commutation antérieur du mécanisme en série (dans ce cas, le domaine inférieur) est déterminé par des organes d'encliquetage. Sur la figure 6, la position de l'arbre 18 et de la came 35 est représentée dans la position de marche au ralenti à l'intérieur de la voie 3-4. La tige palpeuse 31 du distributeur 3/2 26 associé au domaine de groupes inférieur se trouve alors dans le chemin de came associé et donc en extension. Ce distributeur est ainsi en position d'ouverture, de sorte que le côté du piston du moteur de manoeuvre associé au domaine de groupes inférieur est soumis à une pression. Comme le mécanisme en série est dans ce cas déjà enclenché dans le domaine inférieur, avant l'enclenchement du rapport 4, l'arbre 18 sté- tait déjà trouvé dans la même position, aucune commutation du mécanisme de groupes ne se produit. Sur la figure 7, arbre 18 est poussé avec la came 35 dans la voie 5-6 (avec maintien de la position au point mort). La tige palpeuse 51 se trouve à présent axialement à l'extérieur du chemin de came 36 et repose sur la surface extérieure de la came 35, tandis que la tige palpeuse 31 pénètre dans le chemin de came 37. lie distributeur 3/2 26 est ainsi commuté de la position d'ouverture à la position de fermeture et l'autre distributeur 3/2 27 de la position de fermeture à la position d'ouverture. lie fluide sous pression est alors appliqué sur le côté du piston du moteur de manoeuvre du mécanisme en série associé au domaine de démultiplication supérieur, tandis que le côté du piston jusqu'ici sollicité est déchargé par purge d'air. lie mécanisme en série est ainsi commuté dans le domaine supérieur de démultiplication. Cependant aucun rapport n'est enclenché dans le mécanisme principal par suite de la position au point mort. Sur la figure 8, l'arbre 18 et la came 35 sont représentés dans la position associée au rapport 5. Par suite de la rotation de l'arbre 18, les deux tiges palpeuses 31, 32 se trouvent à l'extérieur des chemins de came. lia tige palpeuse 31 est en outre en dehors de la position dans laquelle elle est superposée axialement au chemin de came 36 associé et pour cette raison ne peut pas s'engager dans celui-ci. lies deux distributeurs 3/2 sont par conséquent en position de fermeture, de sorte que l'alimentation en fluide sous pression du moteur de manoeuvre est interrompue, l'état de commutation antérieur du mécanisme en série étant maintenu par les organes d'encliquetage. Pour d'autres changements de rapport à l'intérieur des voies 5-6 et 7-8 associées au domaine de groupes supérieur, l'alimentation en fluide sous pression du moteur de manoeuvre reprend lors de chaque passage par la position neutre, et s'applique même au côté du piston associé au domaine de groupes supérieur. Cependant, comme le mécanisme en série est déjà commuté dans le domaine supérieur de démultiplication, aucune commutation de ce mécanisme ne peut se produire. De manière analogue, ceci s'applique également au domaine inférieur de démultiplication du mécanisme en série. Une commutation de ce mécanisme s'effectue par contre toujours lors de la transition de la voie 3-4 à la voie 5-6 ou vice versa. Dans l'exemple de réalisation précédent, la configuration des cames est choisie de façon que les chemins de came, coopérant avec les tiges palpeuses associées dans la position neutre de l'arbre 18, soient usinées par évidement sous forme de rainure dans la came. il est cependant aussi possible de réaliser les chemins de came en relief sur la came et de choisir la coordination de commutation des distributeurs 3/2 de façon que ceux-ci soient commutés en position d'ouverture lors de la rétraction de la tige palpeuse. En principe,il est également possible de déplacer les distributeurs 3/2 avec les tiges de commutation par rapport à des chemins de came solidaires du logement. il est en outre concevable d'utiliser, au lieu des distributeurs 3/2 à action directe , des distributeurs pilotes par ltintermé- diaire desquels les distributeurs 3/2 sont ensuite actionnés. il va de soi que le dispositif décrit peut subir diverses modifications sans sortir du cadre de l'invention. REVENDICAT I ON Dispositif de commutation pour un mécanisme de changement de vitesse à engrenages se composant d'un mécanisme principal et d'un mécanisme en série commutable au moyen d'un moteur de manoeuvre (par exemple un vérin) actionné par un fluide sous pression, muni d'un levier de commutation manuel, dont les~ mouvements sont transmis, par l'intermédiairid'un organe de commutation, à des accouplements par conformation du mécanisme principal, des parties de cet organe de commuta tion étant mises en oeuvre successivement de façon répétée par des dispositifs particuliers, afin que, malgré- les commuta Rions-du- mécanisme principal se produisant dans les domaines de manière en soi identique, une position propre du levier de commutation puisse être associée (schéma de couplage HH), comprenant un dispositif par lequel le mécanisme en série est commuté, lors de la transition dans la position de voie dtun autre domaine de groupes, par le moteur de manoeuvre actionné par un fluide sous pression, un arbre de commutation mobile en rotation et axialement dans le carter du mécanisme de schangement de vitesse à engrenages, qui est poussé axialement lors de la sélection de la voie (mouvement de sélection) dans plusieurs domaines axiaux de mouvement (voies Ar,1-2,3-4 respectivement 5-6,7-8) associés chacun à un domaine-de démultiplication du mécanisme en série, et tourné en vue de l'enclen- chement des rapports (mouvement de commutation) et qui est solidaire d'un élément comportant plusieurs chemins de came associés chacun à un domaine de démultiplication du mécanisme en série, dispositif caractérisé en ce qu'à ces chemins de came juxtaposés (36, 37) sont associés des distributeurs 3/2 (26, 27) destinés à commander l'alimentation en fluide sous pression du moteur de manoeuvre près de arbre de commutation dans le carter et dont les tiroirs (29, 30) sont reliés cha cun à un palpeur (31,32), en ce que le distributeur 3/2 asso cié au domaine correspondant de démultiplication du mécanisme en série se déplace dans la position d'ouverture ou de ferme ture en fonction du mouvement de l'arbre de commutation, les chemins de came (36, 37) étant réalisés en ce qui concerne la forme, les dimensions et la position relative des positions prédéterminées de l'arbre de commutation par rapport aux palpeurs (31, 32) des distributeurs 3/2 de façon que, lorsque l'arbre de commutation se trouve dans des positions de commutation (positions finales du mouvement de commutation), tous les distributeurs 3/2 soient en position de fermeture, que dans les domaines de mouvements axiaux de l'arbre de commutation (voies Ar, 1-2, 3-4 respectivement 5-6, 7-8) associés aux domaines de démultiplication du mécanisme en série, seul le distributeur 3/2 (26 ou 27) associé puisse etre en position d'ouverture et que le nombre des doigts de commutation (21, 22) soit égal à celui des domaines de démultiplication du mécanisme en série, lesdits doigts étant solidaires de l'arbre de commutation (18).