Brevet FR2588516A1 — publié le 19870417

DISPOSITIF D' ASSISTANCE D' UNE COMMANDE A DEUX DECRES DE LIBERTE POUR BOITE DE VITESSES. La présente invention est relative à un dispositif d'assistance d' une commande à deux degrés de liberté, qui s' applique plus particulièrement à une boîte de vitesses mécanique. La commande mécanique à deux degrés de liberté considérée est couplée avec un récepteur d' effort, qui offre un effort résistant au déplacement de la commande en translation dans un sens comme dans l' autre, comme par exemple pour une boîte de vitesses mécanique. Cet effort peut être variable avec le temps et les phases du fonctionnement du récepteur, et il peut éventuellement s' interrompre brutalement. La commande est matérialisée par un arbre, appelé arbre de commande, qui est libre selon deux degrés de liberté en translation et en rotation. La commande est manipulée par un opérateur au moyen d'un levier, ou de tout autre dispositif mécanique susceptible de déplacer 1' arbre de commande selon ces deux degrés de liberté. L' opérateur peut ainsi tirer l' arbre de commande, ou le pousser, et il peut aussi le faire tourner suivant son axe. Il existe de nombreux systèmes multiplicateurs d'effort basés sur le principe de 1' action différentielle d' un fluide sur les deux parois d' un piston mobile, que ce soit en hydraulique, ou en pneumatique. La différence de pression est pilotée par l' action de l' effort à multiplier sur une servovanne hydraulique ou sur une servovalve pneumatique, dont une application courante est relative au système de freinage assité, qui est monté sur les véhicules. II existe également de nombreux systèmes basés sur le meme principe d' action différentielle d' un fluide sur les deux faces d' un piston mobile, qui on plus particulièrement pour but la recopie d'une position de consigne. Dans ce dernier cas, au moins une des extrémités du piston mobile est alors asservie en position à une consigne, qui est transmise à au moins une servovanne hydraulique, ou à une servovalve pneumatique et ceci se fait soit mécaniquement au moyen d une tige ou d' un câble, soit en pilotant électriquement la pression. Ces derniers systèmes sont uniquement relatifs à la position de la commande à assister, et ne permettent pas de résoudre le problème de 1' effort à vaincre dans la commande. Les premiers systèmes évoqués, qui sont uniquement multiplicateurs d' effort, ont surtout trouvé leur application dans la commande assistée du freinage ou de l'embrayage du véhicule automobile ; mais pour 1' assistance d'une commande de boîte de vitesses mécanique, ils présentent trois défauts majeurs. Premièrement, l' assistance de l' effort se fait sans seuil, c' est-à-dire que l'assistance entre en fonction sous la moindre sollicitation de 1' opérateur.Deuxièmement la rigidité de la commande à la torsion n' est pas assurée, et ces systèmes comportent en général une tige d'attaque, appelé plongeur, sur laquelle s' exerce l' effort à multiplier, mais cette tige d'attaque n' est pas liée rigidement en torsion à la tige qui actionne le système à commande.Troisièmement, l' assistance ne s' exerce que dans un seul sens en translation, et les systèmes à commander sur lesquels elle s' applique comme des freins ou des embrayages sont munis de ressorts de rappel, qui ramènent la commande dans l' autre sens sans effort pour l' opérateur. - Le but de la présente invention est de proposer un dispositif d' assistance d' une commande à deux degrés de liberté pour boîte de vitesses, qui offre une assistance ne s'exerçant qu'à partir d'un certain seuil d'effort résistant, et agissant sur un seul degré de liberté c' est-à-dire la translation. L'assistance ne doit s'exercer qu'à partir d'un seuil d'effort résistant. Cette assistance doit donc s' interrompre si l'effort résistant retombe au dessous du seuil considéré.L' assistance de la commande doit respecter le degré de liberté en rotation de cet arbre de commande, qui n' a pas besoin d' être assisté, et celà sans introduire de résistance parasite sur ce degré de liberté. Enfin, la liaison mécanique entre I' opérateur et le récepteur ne doit pas être interrompu en cas de défaillance du dispositif d' assistance, qui doit permettre, dans ce dernier cas, à 1' opérateur d' exercer son effort dans les deux sens comme si le dispositif d' assistance n' existait pas. Selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif d'assistance d' une commande à deux degrés de liberté, notamment pour boîte de vitesses, comporte un système multiplicateur d effort, qui est disposé en série avec l' arbre de ladite commande, et qui est associé à un ensemble mécanique de transmission de mouvement, ledit système multiplicateur d' effort s'appliquant au mouvement de translation de l'arbre de commande qui correspond au premier degré de liberté, tandis que ledit ensemble mécanique est relatif au mouvement de rotation de l' arbre de commande qui correspond au deuxième degré de liberté. Selon un mode de réalisation de l'invention, le système multiplicateur d' effort agit dans les deux sens de translation. Selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif d' assistance comporte un système à seuil d'effort prédéterminé, qui est associé au système multiplicateur d' effort, de manière à n' autoriser l'action dudit système multiplicateur d' effort qu' à partir de ce seuil. Selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif d' assistance comporte : - un arbre central, qui est solidaire en rotation d'une bride fixée sur l'élément amont de l' arbre de commande ; et un arbre intermédiaire creux, qui est solidaire d' une bride fixée sur 1' élément aval de l' arbre de commande, cet arbre intermédiaire creux étant porté et solidaire en rotation avec l'arbre central - un piston qui est porté par l'arbre intermédiaire- creux et solidaire en translation avec lui, et qui coulisse dans un logement fixe de maniere à obtenir deux chambres de part et d'autre dudit piston ; - un système de distribution, qui est relié à chacune des chambres, et qui est commandé par le déplacement en translation de l' arbre de commande. Selon un mode de réalisation de l'invention, le piston est monté sur l'arbre intermédiaire creux au moyen de roulements. Selon un mode de réalisation de l'invention, la bride qui est fixée sur l' élément amont de l' arbre de commande, est solidaire en rotation avec 1' arbre central au moyen de cannelures. Selon un mode de réalisation de l'invention, l'arbre intermédiaire creux est solidaire en rotation avec 1' arbre central au moyen de cannelures. Selon un mode de réalisation de l'invention, le système de distribution est un système de distribution pneumatique qui comprend une servovalve montée sur un support lié à l' arbre intermédiaire creux, ladite servovalve étant commandée par des touches qui sont respectement liées à des tiges, 1' une de ces tiges étant solidaire de l'élément amont de 1' arbre de commande, et l' autre tige étant solidaire d' une extrémité de l' arbre central. Selon un mode de réalisation de l'invention, le système de distribution pneumatique est relié à chacune des chambres au moyen d' un ajutage réglable, qui est muni d' un clapet anti-retour. Selon un mode de réalisation de l'invention, le système à seuil prédéterminé consiste en - un ressort monté sur l' arbre central et dans un logement de la bride situé du côté de l' élément amont de l' arbre de commande ; ledit ressort s'appuyant d' une part sur une collerette dudit arbre central et d' autre part sur le fond du logement de ladite bride - un ressort monté sur l'arbre central et dans la bride fixée sur I'élément aval de l'arbre de commande ; ledit ressort s' appuyant d'une part sur l'arbre intermédiaire creux solidaire de ladite bride, et d' autre part sur 1' extrémité de 1' arbre central. Le dispositif d' assistance à deux degrés de liberté, pour boîte de vitesses mécanique, présente ainsi l avantage d' avoir une assistance sur un seul degré de liberté : la translation, qui ne s'exerce qu'à partir d'un certain seuil d' effort ; tout en respectant l' autre degré de liberté qui est la rotation de l' arbre de commande. De plus, en cas de défaillance du système d' assistance, le dispositif selon l'invention permet l' actionnement direct en translation de l'arbre de commande. L'invention sera mieux comprise par l' étude d' un mode de réalisation particulier décrit à titre nullement limitatif et illustré par les dessins annexés sur lesquels - la figure 1 est une coupe longitudinale du dispositif d' assistance selon l'invention - la figure 2 est une vue schématique du circuit de distribution d' assistance selon l'invention. Le dispositif d' assistance d' une commande à deux degrés- de liberté pour boîte de vitesses selon l'invention se monte sur l'arbre de commande 20 de cette boîte de vitesses, et en série avec cet arbre de commande 20. Le dispositif d' assistance selon l'invention est ainsi disposé entre l'élément amont 21 de l'arbre de commande, et l'élément aval 22 de cet arbre de commande 20. Le dispositif d' assistance comporte un système multiplicateur d'effort, qui est disposé en série avec 1' arbre de commande 20, et qui est associé à un ensemble mécanique de transmission de mouvement. Le système multiplicateur d' effort s' applique au mouvement de translation de l'arbre de commande, qui correspond au premier degré de liberté. L'ensemble mécanique est relatif au mouvement de rotation de 1' arbre de commande 20, et il correspond au deuxième degré de liberté. Le système multiplicateur d' effort agit dans les deux sens de translation. Ceci multiplicateur d' effort est associé à un système à seuil d' effort prédéterminé, de manière à n' autoriser 1' action dudit système multiplicateur d' effort qu'à partir de ce seuil. Comme on peut le voir sur la figure 1, le dispositif d'assistance selon l'invention comporte un arbre central 1, qui est solidaire en rotation d'une bride 18, au moyen de cannelures 23. La bride 18 est fixée sur l'élément amont 21 de l'arbre de commande 20 ; et cette bride 18 vient buter sur une extrémité 26 de l'arbre central 1. L'arbre central 1 porte également un arbre intermédiaire creux 2 avec lequel il est solidaire en rotation au moyen de cannelures 24. Cet arbre intermédiaire creux 2 vient du côté de la bride 18 s'appuyer sur une collerette 29 de l'arbre central 1, et de l'autre côté il est solidaire avec une bride 10 qui est fixée sur 1' élément aval 22 de 1' arbre de commande 20. Un piston 3 est porté par 1' arbre intermédiaire creux 2, et il est solidaire en translation avec lui. De plus ce piston 3 est libre en rotation par rapport à 1' arbre intermédiaire creux 2, au moyen de deux roulements 19 qui sont disposés entre l'arbre intermédiaire creux 2 et le piston 3. Le piston 3 coulisse dans un logement fixe 4 de manière à obtenir deux chambres 6 et 7 de part et d' autre dudit piston 3. Les deux chambres 6 et 7 sont reliées respectivement par des trous 5 et 8 et par deux flexibles non représentés sur la figure 1 au système de distribution, qui est commandé par le déplacement en translation de 1' arbre de commande 20. Le système de distribution qui est un système pneumatique comprend une servovalve 13 qui est montée sur un support 16 lié à l'arbre intermédiaire creux 2. La servovalve 13 est elle-même reliée à un fluide sous pression, comme on peut le voir sur le schéma du circuit de distribution de la figure 2. La servovalve 13 est commandée à chacune de ses extrémités par des touches 12 et 14, qui sont respectivement liées à des tiges 11 et 15. La tige 15 est solidaire de 1 élément amont 21 de l'arbre de commande 20 par l'intermédiaire de la bride 18. La tige 11 est solidaire d'une extrémité 25 de l'arbre central 1. Cette extrémité 25 est située du CÔté de la bride 10. De ce fait la tige 11 est solidaire de l'élément aval 22 de l'arbre de commande.La communication du fluide avec la chambre 6 est réalisée quand on actionne mécaniquement la touche 14, et la communication du fluide avec la chambre 7 est réalisée quand on actionne la touche 12. Le système de distribution comporte de plus sur chacune des alimentations des chambres 6 et 7, un a]utage réglable 27 qui est muni d'un clapet anti-retour 28. Le système à seuil d'effort prédéterminé consiste en un ressort 17 monté du côté de la bride 18, et en un ressort 9 monté du côté de la bride 10. Le ressort 17 est monté sur l'arbre central 1 à l'intérieur d'un logement 30 de la bride 18. Ce ressort 17 s'appuie d'une part sur la collerette 29 dudit arbre central 1 et d'autre part sur un fond 31 du logement 30 de la bride 18. Cette bride 18 est ainsi maintenue en butée sur l'extrémité 26 de l'arbre central 1 par un ressort 17, qui est taré en précontrainte, c' est-à-dire qui ne se déforme qu' à partir d' un seuil d' effort prédéterminé. Le ressort 9 est monté sur 1' arbre central 1 à l'intérieur de la bride 10. Ce ressort 9 s' appuie d'une part sur 1' arbre intermédiaire creux 2 qui est solidaire de la bride 10, et d'autre part sur 1' extrémité 25 de 1' arbre central 1. L' arbre central 1 est ainsi maintenu en butée sur l'extrémité de l'arbre creux 2, du côté de la bride 10, par le ressort 9, qui est taré en précontrainte de la même manière que le ressort 17. Le dispositif d' assistance d' une commande à deux degrés de liberté selon l'invention, utilise ainsi un piston mobile 3 qui défini deux chambres 6 et 7 reliées par 1' intermédiaire d'une servovalve 13 à un fluide sous pression. Le piston 3 étant porté par 1' arbre intermédiaire creux 2 au moyen de roulements 19, permet de conserver le degré de liberté en rotation de l'arbre de commande 20. La condition de mise en fonction de l'assistance à partir d'un seuil d' effort est réalisée par le fait que 1' arbre de commande 20 qui fait 1' objet de 1' assistance, est lié de part et d'autre au système par des brides 18 et 10 qui sont libres en translation par rapport à l'arbre central 1 dudit système. Ces brides 18 et 10 sont maintenues en butées par rapport à 1' arbre central 1 par des ressorts 17 et 9 qui sont tarés en précontrainte. De ce fait, aucun actionnement de la servovalve 13 n' est réalisé tant qu'il n' y a pas de déplacement relatif des deux brides 18 ou 9 par rapport à 1' arbre central 1, c' est-à-dire tant que 1' effort sur 1' arbre de commande 20, objet de 1' assistance, est inférieur à la précontrainte des ressorts 17 et 9. Lors du déplacement en rotation de l'arbre de commande 20, objet de l'assistance, la bride 18 transmet le mouvement à l'arbre central dont elle est solidaire en rotation. L'arbre central 1 transmet ce mouvement à l'arbre intermédiaire creux 2 et donc à la bride 10. Lors du déplacement de 1' arbre de commande 20 en translation, et si 1' effort résistant développé, dans un sens ou dans 1' autre, par le récepteur est inférieur à la précontrainte du ressort taré 9 ou 17, le ressort concerné ne se comprime pas et l'arbre central 1, l'arbre intermédiaire 2 et le piston 3 se déplacent sous le seul effort de 1' opérateur. Si l'effort résistant est supérieur à la précontrainte du ressort 9 ou 17, le ressort concerné se comprime. Dans le cas du ressort 17, la bride 18 se déplace sur 1' arbre central 1 et vient actionner la touche 14 de la ~rvevalve. Dans le cas du~ressert ~% Ilarbre central 1 se déplace sur l'arbre 2 et vient actionner la touche 12 de la servovanne. La servovanne admet alors le fluide sous pression de la chambre 6 ou 7. L' action du fluide sur le piston 3 vient alors s' ajouter à 1' effort de 1' opérateur pour déplacer 1' arbre de commande 20. Ce déplacement sé transmet à la bride 10 de l'extrémité, côté récepteur d'effort, de l'arbre intermédiaire creux 2. Lorsque l'effort de l'opérateur sur la commande objet de l'assistance cesse, le ressort 9 ou 17 suivant le cas repousse la bride 18 ou 1' arbre central 1 dans sa position initiale de butée. L'actionnement de la touche 14 ou 12 de la servovalve cesse, la chambre 6 ou 7 sous pression est mise en communication avec l'extérieur. L' assistance de l'effort cesse aussitôt. Le cas échéant, pour éviter un déplacement trop brusque du piston 3 lorsque la pression monte dans la chambre 6 ou 7, le circuit d' échappement des chambres 6 ou 7, qui voit le fluide qu' elle contient repoussé, est muni d'un alutage réglable 27 qui maintien t une contrepression relative dans la chambre 6 ou 7 et empêche un mouvement trop brusque du piston 3. Au cas où 1' alimentation en fluide de la servovalve 13 serait défaillante, on voit à 1' évidence que la liaison mécanique opérateur-commande serait maintenue, au rattrapage près de la course du ressort. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'assistance d'une commande à deux degrés de liberté, notamment pour boîte de vitesses, caractérisé en ce qu'il comporte un système multiplicateur d' effort, qui est disposé en série avec 1' arbre (20) de ladite commande, et qui est associé à un ensemble mécanique de transmission de mouvement, ledit système multiplicateur d' effort s' appliquant au mouvement de translation de l'arbre de commande (20) qui cr. fond au dernier degré de liberté, tandis que ledit ensemble mécanique est relatif au mouvement de rotation de 1' arbre de commande (20) qui correspond au deuxième degré de liberté. 2. Dispositif d' assistance selon la revendication 1, caractérisé en ce que le système multiplicateur d' effort agit dans les deux sens de translation 3. Dispositif d' assistance selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un système à seuil d' effort prédéterminé associé au système multiplicateur d' effort de manière à n' autoriser 1' action dudit système multiplicateur d' effort qu' à partir de ce seuil. 4. Dispositif d' assistance selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte - un arbre central (1), qui est solidaire en rotation d'une bride (18) fixée sur 1' élément amont (21) de l'arbre de commande (20) ; et un arbre intermédiaire creux (2), qui est solidaire d'une bride (10) fixée sur 1' élément aval (22) de 1' arbre de commande (20), cet arbre intermédiaire creux (2) étant porté et solidaire en rotation avec 1' arbre central (1) ;; - un piston (3) qui est porté par l'arbre intermédiaire creux (2) et solidaire en translation avec lui, et qui coulisse dans un logement fixe (4) de manière à obtenir deux chambres (6) et (7) de part et d' autre dudit piston (3) - un système de distribution, qui est relié à chacune des chambres (6) et (7), et qui est commandé par le déplacement en -translation de l'arbre de commande (20). 5. Dispositif d' assistance selon la revendication 4, caractérisé en ce que le piston (3) est monté sur 1' arbre intermédiaire creux (2) au moyen de roulements (19). 6. Dispositif d' assistance selon la revendication 4, caractérisé en ce que la bride (18) est solidaire en rotation avec l'arbre central (1) au moyerl- de cannelures (23). 7. Dispositif d' assistance selon la revendication 4, caractérisé en ce que I' arbre intermédiaire creux (2) est solidaire en rotation avec l'arbre central (1) au moyen de cannelures (24). 8. Dispositif d' assistance selon la revendication 4, caractérisé en ce que le système de distribution pneumatique comprend une servovalve (13) montée sur un support (16) lié à l'arbre intermédiaire creux (2), ladite servovalve (13) étant commandée par des touches (12) et (14) respectivement liées à des tiges (11) et (15), la tige (15) étant solidaire de l'élément amont (21) de l'arbre de commande (20) par l'intermédiaire de la bride (18), et la tige (11) étant solidaire de l'extrémité (25) de l'arbre central (1). 9. Dispositif d' assistance selon l'une des revendications 4 et 8, caractérisé en ce que le système de distribution pneumatique est relié à chacune des chambres (6) et (7) au moyen d'un ajutage réglable (27) muni d' un clapet anti-retour (28). 10. Dispositif d'assistance selon les revendications 3 et 4, caractérisé en ce que le système à seuil d'effort prédéterminé consiste en : - un ressort (17) monté sur l'arbre central (1) et dans un logement (30) de la bride (18) ; ledit ressort (17) s'appuyant d'une part sur une collerette (29) dudit arbre central (1) et d' autre part sur le fond (31) du logement (30) de la bride (18) ; - un ressort (9) monté sur l'arbre central (1) et dans la bride (10) ; ledit ressort (9) s appuyant d1 une part sur 1' arbre intermédiaire creux (2) solidaire de la bride (10), et d autre part sur l'extrémité (25) de l'arbre central (1).