Brevet FR2566496A1 — publié le 19851227

Dispositif pour amortir les changements de vitesses dans des transmissions. La présente invention concerne un dispositif pour amor- tir les changements de vitesses dans une transmission mécanique à plusieurs vitesses synchronisées, dans le- quel un changement de vitesse peut au moins être par- tiellement effectué par un vérin de changement de vi- tesse commandé par un fluide sous pression, par exemple un vérin pneumatique qui, lors de la sélection des di- verses vitesses, effectue des déplacements dans deux directions opposées l'une à l'autre,un amortisseur sous la forme d'un vérin rempli d'un fluide sous pression étant couplé aux moyens transmettant les mouvements de changement de vitesses afin d'amortir les mouvements d'engagement pour une vitesse donnée. e Le type de transmission ci-dessus, inclus dans une unité de propulsion de véhicule, est normalement pré- vu pour des changements de vitesses manuels, après qu'un embrayage principal a été amené à interrompre la transmission du couple d'un moteur à combustion interne inclus dans l'unité de propulsion. Dans les lourds véhicules autoroutiers, des forces importantes sont transmises par la transmission, ce qui rend né- cessaire de prévoir les composants de la transmission avec des dimensions relativement importantes afin de résister aux efforts. Les forces d'inertie provenant des composants en rotation doivent être absorbées lors de la phase de synchronisation de l'opération de chan- gement de vitesse, ce qui rend difficile le changement de vitesse manuel. Pour cette raison, on a développé un certain nombre de réalisations pour l'automatisa- tion du travail de changement de vitesse de sorte que seul le déclenchement de l'opération de changement de vitesse s'effectue manuellement. En principe, ces réali- sations donnent satisfaction, mais des problèmes sont apparus pour maintenir une durée de vie satisfaisante de ces composants de la transmission qui coopèrent lors de l'opération de changement de vitesse. Ces pro- blèmes proviennent des difficultés qu'il y a à imiter avec un dispositif asservi, par exemple un vérin pneu- matique, le mouvement effectué lorsqu'un conducteur ex- périmenté effectue une opération de changement de vi- tesse, notamment lorsqu'il engage la vitesse. Il en résulte des dommages sur les flancs des dents de ces pignons qui sont poussés en prise l'un avec l'autre avec une force importante lors du changement de vitesse. Pour résoudre ces problèmes, on a précédemment suggéré d'introduire un amortisseur pour amortir les mouvements dedéplacement des pignons. L'amortisseur est constitué par un vérin rempli d'un fluide hydraulique, avec le piston fixé à une extrémité d'une tige de piston. L'amortissement désiré était obtenu par coopération avec un réservoir de fluide séparé par l'intermédiaire de conduits étranglés et non étranglés. Toutefois,cette solution entraîne le risque de moussage du fluide dans le système et, par voie de conséquence, le risque d'un mauvais fonctionnement dû à la perte d'amortissement. La présente invention vise à procurer un amortisseur éliminant ces problèmes. L'amortisseur selon l'inven- tion est constitué par un vérin commandé par un fluide sous pression, qui est couplé aux moyens pour transmet- tre le mouvement de sélection des pignons afin d'amor- tir les mouvements d'engagement pour la vitesse corres- pondante. L'invention se caractérise essentiellement en ce que le piston d'amortiseur est disposé sur une tige de piston qui s'étend à travers la portion cylindre de telle sorte que, lors d'un mouvement relatif entre le piston et la portion cylindre, le volume de l'amortis- seur rempli du fluide sous pression reste constant. Du fait de cette disposition, il n'est pas nécessaire que l'amortisseur communique avec un réservoir de fluide extérieur, ce qui élimine pratiquement le risque de moussage. Dans une réalisation avantageuse de l'invention, le pis- ton dans ie cylindre de l'amortisseur est équipé de mo- yens d'étranglement à travers lesquels le fluide sous pression doit circuler en étant étranglé seulement lorsque le piston s'éloigne de sa position de point mort. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée, donnée ci-après à titre d'exem- ple seulement, d'une réalisation préférée, en liaison avec le dessin joint, sur lequel: - la figure 1 est une vue en plan schématique d'un agen- cement de changement de vitesse dans une unité de pro- pulsion de véhicule; - la figure 2 est une coupe longitudinale à travers un amortisseur selon l'invention; et - les figures 3a et 3b montrent le piston dans l'amor- tisseur selon la figure 2, à divers stades du mouvement de changement de vitesse. L'unité de propulsion-représentée sur la figure 1 pour un lourd véhicule autoroutier comprend un moteur à coxnoustion interne 1, un embrayage mé- canique principal 2 et une transmission 3 qui, par l'in- termédiaire d'un mécanisme d'engrenages central 4, trans- met la force d'entraînement à l'essieu entraîné 5 du véhicule. De façon appropriée, le moteur 1 est un moteur diesel et l'embrayage principal 2 est, de préférence, un embrayage monodisque ou à double disque qui, à l'aide de moyens asservis pneumatiques et/ou hydrauliques (non représentés) est actionné manuellement ou automatique- ment pour transmettre le couple entre le moteur 1 et la transmission 3 ou interrompre cette transmission de couple. Si l'embrayage 2 est commandé automatiquement, ceci est effectué par un système de commande (non repré- senté) d'une manière connue en soi, et qui ne sera pas décrit plus en détail ici. La transmission 3 est du type à plusieurs vitesses, avec un ou plusieurs arbres latéraux sur lesquels un certain nombre de pignons différents sont amenés en prise l'un avec l'autre lors du changement de vitesse. De préférence, les dents ne s'engagent que lorsque les vitesses des pignons en question ont été pratiquement synchronisées au moyen d'un dispositif de synchronisa- tion usuel, comprenant pàr exemple un embrayage à fric- tion conique. Le déplacement des pignons est effectué par un vérin pneumatique orienté transversalement 9 et par un vérin pneumatique orienté longitudinalement 10, ce dernier étant également appelé vérin de changement de vitesse. Ces vérins 9, 10 sont agencés pour effectuer automati- quement les mouvements qui seraient autrement, dans une transmission à changement de vitesse manuel, effectuées par le conducteur par l'intemédiaire d'un levier de changement de vitesse (non représenté). Le vérin longi- tudinal 10 produit un mouvement d'engagement depuis une position de point mort jusqu'à une position d'engagement des pignons et dans le sens opposé un-mou- vement de dégagement depuis une position d'engage- ment des pignons jusqu'à la position de point mort.Les mouvementsd'engagement des divers pignons sont effec- tués dans les deux directions depuis la position de point mort, de même que les mouvements de dégagement le sont en direction de la position de point mort. Lors du mouvement d'engagement, un mécanisme de synchronisa- tion peut être actionné d'une manière connue en soi, égalisant pratiquement, avant l'engagement, les vites- ses de rotation des pignons à engager l'un avec l'autre. Pour transmettre la course longitudinale du vérin 10, sa tige de piston est articulée à un levier 12 qui est solidarisé d'un arbre transversal 13, d'o il résulte que le mouvement longitudinal est transformé en un mou- vement-de rotation de l'arbre transversal 13. Dans un carter de boîte de vitesses 14, ce mouvement de rota- tion de l'arbre transversal 13 déplace des fourchettes de déplacement (non représentées) dans la transmission 3 pour l'engagement et le dégagement des divers pignons. De l'air comprimé est dirigé par des tubes 16 vers les cylindres 9, 10 pour permettre leurs opérations au moyen d'une unité de commande 15 d'une manière connue en soi et qui, en conséquence, ne sera pas décrite ici plus en détail. Des canalisations électriques 17 allant du carter de boîte de vitesses 14 à l'unité de commande transmettent des signaux indiquant les pignons en prise. Un amortisseur de déplacement 20 selon l'invention est fixé sur le levier 12 solidaire en rotation de l'arbre transversal 13. Comme on peut le voir sur la figure 2, l'amortisseur 20 est constitué par un vérin avec une tige de piston 21, une extrémité de ce vérin étant articulée au levier 12. L'extrémité saillante de la tige de piston 21 est, avec l'extrémité du vérin 10, fixée sur le carter de la boîte de vitesses 3 par l'intermé- diaire d'une ferrure commune 19 ou l'analogue. La tige de piston 21 de l'amortisseur 20 est équipée d'un piston 22 dont la position est fixe sur la tige 21. Lorsque le piston 22 se trouve dans sa position centrale dans l'amortisseur 20 selon la figure 2, le piston 22 sépare dans le cylindre 20 deux chambres 28, 29 ayant pratiquement le même volume. Tout le vo- lume du cylindre 24 dans l'amortisseur 20 est complè- tement rempli d'un fluide hydraulique et la tige de piston 21 est rendue étanche par rapport aux chambres de cylindre 28, 29 dans l'amortisseur au moyen de joints 25. La plus grande portion de la partie de la tige de piston 21 située à l'extérieur du cylindre 24 est protégée par un soufflet accordéon 26. L'extré- mité opposée de la tige de piston 21 se déplace dans une chambre cylindrique 23 remplie d'air, qui est for- mée dans le carter 76 de l'amortisseur. La chambre 23 communique avec l'atmosphère par un raccord anti- poussière 27. Les extrémités respectives du cylindre 24 sont consti- tuées par deux portions de paroi terminales 31 et 32, dont chacune coopère avec une portion intermédiaire cy- lindrique 34 et est fixée sur cette portion. Un cylin- dre tubulaire interne 35 est maintenu par pression axiale entre les portions terminales 31 et 32. De part et d'autre de la portion centrale 36 du tube interne se trouvent des espaces 37 et 38 entre le tube in- terne 35 et la portion intermédiaire cylindrique exter- ne 34. Ces espaces 37, 38 servent de canaux de commu- nication entre deux ouvertures axialement espacées 41, 42 et 43, 44 dans le tube interne 35. La portion centrale 36 du tube interne 35 est rendue étanche par rapport à la paroi extérieure 34 par un joint torique 39, ce qui empêche une communication directe entre les espaces 37, 38. Le tube externe 34 est également rendu étanche par rapport aux parois terminales 31, 32 du vérin au moyen de joints toriques 33. Le piston 22 sur la tige de piston 21 comporte des mo- yens d'étranglement, comprenant un manchon 50 pouvant se déplacer de façon.limitée par rapport à la tige de piston 21 et rendu étanche par rapport au tube interne 35. Le mouvement du manchon 50 est limité par deux ba- gues de limitation 53, 54 axialement séparées par un manchon entretoise 52. Chacune de ces bagues de limi- tation est fixée axialement sur la tige de piston 21 par un jonc d'arrêt 55. Chaque bague de limitation 53, 54 comporte une multiplicité d'étranglements essentiel- lement axiaux 56. A chaque extrémité du manchon 50 se trouve un flasque radial 57, 58, ou l'analogue, qui est rendu étanch-e par rapport à la paroi interne par un seg- ment de piston 59. Chaque flasque 57, 58 présente des trous traversants axiaux 51 pour la libre circulation du fluide hydraulique. Chaque bague 53, 54 présente éga- lement une butée axiale 61, qui, en contact avec les flasques 57, 58 du manchon, s'oppose à une circulation radiale vers l'extérieur des bagues 53, 54. Ainsi, tout le courant de fluide doit passer à travers les étrangle- ment 56, lorsqu'il y a contact entre la bague respecti- ve 53, 54 et le flasque 57, 58. Dans l'amortisseur20 représenté sur la figure 2, le fluide hydraulique enfermé à l'intérieur est constamment soumis à une surpression par une source de fluide sous pression par l'intermédiaire d'un raccord 62 équipé d'un clapet anti-retour. La source de pression est constituée par un vérin 70 monté directement dans le carter d'amor- tisseur 76. Le piston 71 de ce vérin sépare une chambre remplie de fluide 72 d'une chambre 73 à l'intérieur de laquelle est monté un ressort de compression 74. La chambre remplie de fluide 72 communique directement avec le raccord 62 de l'amortisseur 20. Le cylindre de la source de pression 70 est vissé à une extré- mité dans le carter d'amortisseur 76; à son autre extrémité, le cylindre 75 est fermé par une paroi ter- minale 77, à travers laquelle s'étend une tige de pis- ton 78, qui s'étend normalement pratiquement à l'exté- rieur de la paroi terminale 77 donnant une indication que l'amortisseur 20 n'a pas de fuite de fluide. En cas de fuite, la tige de piston 78 rentrerait dans la source de pression 70, indiquant ainsi cette fuite. La position de la tige de piston 78 peut bien entendu être également déterminée par un capteur donnant ainsi une indication électrique appropriée d'une fuite. L'amortisseur fonctionne comme suit. Lorsque la trans- mission 3 est au point mort, c'est-à-dire lorsqu'aucune force n'est transmise par elle, le vérin longitudinal prend également une position de point mort et le piston 22 de l'amortisseur 20 se trouve dans sa posi- tion centrale représentée sur la figure 2. Dans cette position, il y a libre communication entre les chambres de cylindre 28, 29 des deux côtés du piston 22 par les ouvertures 41 à 44 et les espaces 37, 38. Si l'en- gagement d'un pignon est déclenché par le vérin longi- tudinal 10, le piston 22 de l'amortisseur 20 est dépla- cé de sa position de point mort en direction de la paroi terminale 31 du cylindre. La bague 54 se déplace alors en contact avec le flasque 58. Le manchon 50 est à son tour déplacé avec le piston 22 et, après un court dé- placement correspondant essentiellement à la largeur axiale de l'ouverture 43, on atteint les positions re- latives représentées sur la figure 3a, et dans ce cas il n'y a plus libre communication entre les chambres 28, 29 par les ouvertures 41 à 44 et les espaces 37,38. Le fluide doit alors passer à travers les étranglements 56 lors du mouvement ultérieur du piston 22 pour lienga- gement des pignons. Il en résulte l'amortissement dési- ré lors du mouvement d'engagement de ces pignons. Lorsque le pignon a été engagé, le piston 22 se trouve dans une position dans laquelle les flasques 57, 58 du- manchon 50 sont proches des ouvertures 42 et 41. Lors- que le dégagement est déclenché, la bague 53 est immé- diatement déplacée en contact avec le flasque 57 (voir figure 3b) et il n'y a plus circulation à travers les étranglements 56, du fait que le flasque 58 n'est plus en contact avec la bague 54. Ceci permet une libre cir- culation au droit de la bague 54 et à travers le trou delibre circulation 51 dans le flasque 58 de sorte que le fluide peut circuler de la chambre 29 par l'ouver- ture 42, l'espace 37 et l'ouverture 41 pour arriver dans la chambre 28. L'amortisseur 20 fonctionne de façon correspondante lorsque son piston 22 pour l'engagement et le dégage- ment des pignons se déplace dans la direction opposée par rapport à celle décrite ci-dessus. Le fonctionne- ment de l'amortisseur 20 est affecté par l'espacement axial entre les centres des ouvertures 41 à 44 et par la manière dont ces espacements ont été sélectionnés par rapport à la distance dont le piston 22 se déplace pour la sélection des pignons. La distance entre les ouvertures centrales 42, 43 doit ainsi être égale ou légèrement inférieure à la distance dont le piston 22 se déplace lors de l'engagement d'un pignon. Ceci si- gnifie que, lorsqu'un pignon est complètement engage, le piston 22 se trouvera dans une position terminale dans laquelle l'un des flasques 57, 58 du manchon 50 sera disposé légèrement à l'intérieur de l'ouverture 42 ou 43, selon le cas. La distance entre les segments de piston 59 sur les flasques 57, 58 doit également n'excéder que légèrement la distance entre les ouver- tures 42, 43, de sorte que, dans la position de point mort, les segments de piston 59 se trouveront immé- diatement à l'extérieur de leurs ouvertures respecti- ves 42, 43. Il en résulte un amortissement aussi rapide que possible après le début du mouvement de sélection des pignons. En outre, l'espacement axial entre les pai- res d'ouvertures 41, 42 et 43, 44 respectivement, rac- cordées par les espaces 37, 38 respectivement, doit lé- gèrement excéder la distance d'engagement des pignons de sorte que le flasque 57 ou 58 respectivement, lors- que le pignon est en prise, sera situé légèrement à l'intérieur de l'ouverture respective 41 ou 44. il L'essentiel de l'invention est que l'amortisseur 20 fonctionne entièrement sans communication avec un ré- servoir de fluide séparé. Ceci est rendu possible par le fait que l'amortisseur est constitué par une tige de piston 21 qui s'étend à travers le cylindre de fluide et au-delà de celui-ci, maintenant ainsi un volume cons- tant dans l'espace contenant lefluide dans l'amortisseur lors des mouvements de déplacement des pignons. La sour- ce de pression 70 n'affecte pas le fonctionnement de l'amortisseur lors de ces mouvements de déplacement des pignons. Il garantit seulement que le volume de fluide enfermé dans l'amortisseur 20 sera maintenu sous une une certaine surpression. Ceci évite la formation de bulles d'air dans le fluide en même temps que les joints d'étanchéité de l'amortisseur 20 ne sont pas soumis à des surpressions ou des dépressions variables, ce qui augmente l'efficacité et la durée de vie de ces joints. L'exemple de l'invention, décrit ci-dessus, ne limite en aucune manière l'invention, qui peut être modifiée dans un certain nombre de réalisations à l'intérieur de la portée des revendications jointes. Revendications. 1. Dispositif pour amortir les mouvements de changement de vitesses dans une tranmission mécanique à plusieurs vitesses synchronisées (3),dans laquelle un mouvement de changement de vitesse peut être au moins partielle- ment effectué par un vérin de changement de vitesse (10) commandé par un fluide sous pression, par exemple un vérin pneumatique qui, pour l'engagement des diffé- rents pignons, effectue des mouvements dans deux direc- tions opposées l'une à l'autre, un amortisseur (20) sous la forme d'un vérin rempli d'un fluide sous pression étant couplé aux moyens (12,13) transmettant les mouve- ments de changement de vitesse, afin d'amortir les mou- vements d'engagement des pignons respectifs, caractérisé en ce que le piston (22) dans l'amortisseur (20) est monté sur une tige de piston (21) qui s'étend à travers la portion cylindre (24) de sorte que, lors d'un mouve- ment relatif entre le piston (22) et la portion cylindre (24), le volume de l'amortisseur (20) rempli du fluide sous pression reste constant. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'amortisseur (20) est constitué par un vérin sé- paré, comportant au moins un piston (22). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le piston (22) est pourvu de moyens d'étrangle- ment (53, 54, 56), à travers lesquels le fluide sous pression doit circuler en étant étranglé seulement lors- que le piston 22 s'éloigne de sa position de point mort. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le cylindre (24) comporte quatre ouvertures axia- lement espacées (41 à 44) qui sont disposées symétri- quement par rapport à la position de point mort du piston (22), une communication étant établie par des canaux de liaison individuels (37, 38 respectivement) dans la paroi du cylindre (34, 35) entre les ouvertures disposées par paires (41, 42 et 43, 44) de part et d'au- tre de la position de point mort. 5. Dispositif selon la revendication 3 ou la reven- dication 4, caractérisé en ce que le piston (22) com" porte deux moyens d'étranglement axialement espacés (53, 54, 56) montés fixes sur la tige de piston (21), ces moyens se trouvant à l'extérieur des ouvertures cen- trales (42, 43) dans la paroi du cylindre (34, 35) lors- que le piston (22) est dans la position de point mort. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que chaque moyen d'étranglement comporte une bague (53, 54) ou l'analogue, comportant au moins un étran- glement axial (56), en ce qu'entre les bagues (53, 54) est disposé un manchon pouvant se déplacer librement axialement (50) qui a, à chaque extrémité, un flasque (57, 58) en contact d'étanchéité avec la paroi latérale (35) de la portion cylindre (24) et en ce qu'au moins un trou axial de libre circulation (51) est ménagé dans chaque flasque (57, 58). 7. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'espacement axial entre les ouvertures cen- trales(42, 43) est égal ou légèrement supérieur à la distance dont le piston (22) est déplacé lors de l'en- gagement des pignons depuis la position de point mort jusqu'à une position dans laquelle le pignon est engagé. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'espacement axial entre les ouvertures raccor- dées par paires (41, 42 et 43, 44 respectivement), ain- si que l'espacement axial entre les segments d'étan- chéité des flasques (57, 58) par rapport à la paroi du cylindre (35) excède légèrement la distance d'enga- gement des pignons. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'amortisseur (20) est rempli d'un fluide hydraulique, qui est soumis continuellement à une surpression en provenance d'une source de pression (70) fixée sur l'amortisseur (20). 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que toute fuite de l'amortisseur (20) est indiquée par la position relative d'un piston (71) dans la source de pression.