Brevet FR2725408A1 — publié le 19960412

La présente invention concerne un dispositif de transmission perfectionné pour véhicule automobile. Elle s'applique à un dispositif de transmission pour véhicule automobile, du type reliant un moteur à des roues motrices du véhicule par l'intermédiaire d'une boite de vitesses couplée à un embrayage, la boîte de vitesses comportant au moins deux éléments d'engrenage rotatifs complémentaires reliés, le premier, à l'embrayage, et le second, aux roues motrices, destinés à être couplés entre eux lorsqu'ils sont à l'arrêt par déplacement relatif en translation, pour établir un rapport de marche avant ou de marche arrière. I1 est connu de faciliter l'accouplement d'engrenages dans une boite de vitesses au moyen de synchroniseurs. Ces derniers permettent, lors d'une opération de changement de vitesses, de régler à une même valeur les vitesses de rotation des engrenages à accoupler. On évite ainsi les bruits de craquements causés par l'accouplement d'engrenages tournant à des vitesses différentes. Dans le cas particulier d'un inverseur de sens de marche pour véhicule ne permettant la sélection que d'un rapport de marche arrière et d'un rapport de marche avant, on préfère utiliser des freins, dont la structure est simple, au lieu de synchroniseurs. En effet, dans ce cas particulier, il suffit, lors d'un changement de rapport, de freiner les engrenages destinés à être accouplés afin de les arreter et d'annuler ainsi leur vitesse de rotation relative. Par ailleurs, le rapport de marche arrière ou le premier rapport de marche avant d'une boîte de vitesses quelconque est engagé généralement lorsque le véhicule est à l'arrêt, moteur en marche. Les engrenages accouplés lors du passage de ce rapport sont arrêtés. Or, lorsque des engrenages destinés à être accouplés sont à l'arrêt, ceux-ci peuvent se trouver dans des positions empêchant leur accouplement du fait que leurs parties complémentaires destinées à venir en prise ne sont pas correctement alignées. On a donc proposé, dans le cas d'éléments d'engrenage destinés à être accouplés à l'arrêt par emboite- ment axial, de profiler en forme de pointe les extrémités d'emboîtement des dents de ces éléments, de manière à faciliter leur accouplement. Les profils en pointe délimitent des rampes permettant, par coopération avec des rampes complémentaires, d'imprimer aux éléments d'engrenage un mouvement relatif de rotation lorsqu'ils s'emboîtent axialement. Toutefois, afin de minimiser le couple nécessaire à l'obtention de ce mouvement relatif, les extrémités d'emboîtement des dents doivent être le plus effilées possible ce qui augmente d'autant leur longueur et l'encombrement axial des dentures d'engrenages. On a également proposé de faciliter l'accouplement d'éléments d'engrenage à l'arrêt en réduisant le couple nécessaire à la rotation relative de ces éléments au moyen de butées axiales à roulements disposées sur les arbres portant les éléments d'engrenage. Toutefois, de tels agencements sont relativement complexes et encombrants. L'invention a pour but de faciliter l'accouplement d'éléments d'engrenage d'une boîte de vitesses destinés à coopérer entre eux, lorsqu'ils sont arrêtés, ceci avec des moyens simples n'augmentant pas l'encombrement de la boîte de vitesses. A cet effet l'invention a pour objet un dispositif de transmission pour véhicule automobile, du type précité, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de conversion du déplacement relatif de couplage des deux éléments d'engrenage en une impulsion de commande de l'embrayage, afin que le moteur imprime au premier élément d'engrenage une impulsion en rotation préalablement à son couplage avec le second élément d'engrenage. Suivant d'autres caractéristiques de l'invention: - l'embrayage est commandé par des moyens transducteurs destinés à convertir le déplacement relatif de couplage des deux éléments d'engrenage en une impulsion électrique de commande de 1 'embrayage; - un premier élément d'engrenage est fixe en translation et le second élément d'engrenage est déplaçable en position de couplage avec le premier au moyen d'un basculeur relié à un levier de commande de la boîte de vitesses, les moyens transducteurs étant destinés à convertir le déplacement du basculeur en une impulsion électrique de commande de 1 'embrayage - les moyens transducteurs comprennent un contacteur électrique actionné en position ouverte ou fermée, lorsque le basculeur est déplacé, au moyen d'un profil évolutif ménagé sur le basculeur, l'impulsion électrique de commande de l'embrayage étant engendrée par un changement d'état du contacteur - le basculeur est maintenu dans chacune de ses positions d'utilisation, dont une position de point mort, å l'aide de moyens de verrouillage comportant une bille sollicitée élastiquement contre le profil évolutif du basculeur délimitant autant de logements pour la bille que de positions d'utilisation du basculeur, la bille étant reliée au contacteur de manière que celui-ci change d'état lorsque la bille sort de son logement de point mort;; - les moyens transducteurs comprennent de plus des moyens de traitement de signaux destinés à convertir une impulsion électrique de changement d'état du contacteur en une impulsion électrique de commande de l'embrayage dont l'amplitude et la durée sont fonction de la vitesse de rotation du moteur - la boîte de vitesses comprend un inverseur du sens de marche du véhicule comportant un pignon baladeur déplaçable en translation le long de son axe de rotation, au moyen du basculeur, entre une position de marche avant du véhicule dans laquelle il est couplé avec un élément d'engrenage fixe axialement et une position de marche arrière du véhicule dans laquelle il est couplé avec un autre élément d'engrenage fixe axialement, l'inverseur étant au point mort lorsque le pignon baladeur est dans une position intermédiaire entre ses positions de marche avant et de marche arrière - le moteur est couplé à l'embrayage par l'intermédiaire d'un variateur de vitesse de manière à former une transmission automatique. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple, pour la compréhension de laquelle on se réfèrera aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique d'un dispositif de transmission selon l'invention ; - la figure 2 est un diagramme représentant l'impulsion électrique de changement d'état du contacteur en fonction du temps - la figure 3 est un diagramme représentant l'impulsion électrique de commande de l'embrayage en fonction du temps - la figure 4 est un diagramme représentant l'impulsion en rotation reçue par le premier élément d'engrenage préalablement à son couplage, en fonction du temps. On a représenté sur la figure 1 un dispositif de transmission selon l'invention, pour véhicule automobile, désigné par la référence générale 10. Ce dispositif 10 est destiné à relier un moteur 12 à des roues motrices du véhicule, non représentées sur les figures, couplées à un mécanisme à différentiel 14 de type connu. Dans l'exemple illustré sur la figure 1, le dispositif de transmission 10 est du type automatique et comporte un variateur de vitesse 16 de type connu, par exemple du type à courroie, reliant le moteur 12 à un embrayage 18, et une boîte de vitesses 20, formant inverseur de marche du véhicule, reliant l'embrayage 18 au différentiel 14. L'embrayage 18 est commandé par des moyens électriques qui seront décrits ultérieurement. De façon classique, l'inverseur 20 comporte un boîtier, non représenté sur les figures, dans lequel sont montés deux arbres parallèles, l'un moteur 24 et l'autre récepteur 26 destinés à être couplés entre eux par des engrenages à dentures extérieures. L'arbre moteur 24 est couplé à l'embrayage 18. L'arbre récepteur 26 est couplé au différentiel 14 par l'intermédiaire de moyens à engrenages 27 de type connu. Un pignon baladeur 28 d'inversion du sens de marche du véhicule est monté coulissant axialement sur l'arbre récepteur 26 et solidaire en rotation de cet arbre, à l'aide de moyens classiques. Le pignon baladeur 28 est déplaçable, à l'aide de moyens qui seront décrits ultérieurement, vers une position de marche avant du véhicule dans laquelle il est couplé avec l'arbre moteur 24 à l'aide de premiers moyens 30 à engrenages, et vers une position de marche arrière du véhicule, dans laquelle il est couplé avec l'arbre moteur 24 à l'aide de seconds moyens 32 à engrenages. L'inverseur 20 est au point mort lorsque le pignon baladeur 28 est dans une position intermédiaire entre ses positions de marche avant et de marche arrière, telle que représentée à la figure 1. Les premiers moyens à engrenages 30 comprennent un pignon fou 34 de marche avant porté par l'arbre récepteur 26, engrenant constamment avec un pignon moteur 36 porté par l'arbre moteur 24, solidaire en rotation de cet arbre. Le pignon baladeur 28 et le pignon fou 34 de marche avant comportent des faces en regard sur lesquelles sont agencés des moyens complémentaires 38 de crabotage, de type connu, destinés à coopérer entre eux lorsque le pignon baladeur 28 est amené en position de marche avant par déplacement axial vers la gauche en considérant la figure 1. Les seconds moyens à engrenages 32 comprennent un pignon fou 40 de renvoi de marche arrière, porté par un arbre 42 de renvoi parallèle aux arbres moteur 24 et récepteur 26, destiné à engrener d'une part avec un pignon moteur 44 de marche arrière, solidaire en rotation de l'arbre moteur 24, et d'autre part avec le pignon baladeur 28 lorsque celui-ci est dans sa position de marche arrière à droite en considérant la figure 1. On notera que, pour des raisons de clarté, l'arbre moteur 24, l'arbre récepteur 26 et l'arbre de renvoi 42 ont été représentés dans le même plan de la figure 1 alors qu'en réalité l'arbre de renvoi 42 est nécessairement hors de ce plan. Le pignon baladeur 28 est commandé par un basculeur 46 relié à un levier de commande de l'inverseur 20, par une tringlerie 48 de type connu. Le basculeur 46 est maintenu dans chacune de ses trois positions d'utilisation (marche avant, point mort, marche arrière) à l'aide de moyens 50 de verrouillage comportant de façon classique une bille 52 sollicitée élastiquement par un ressort 54 contre un profil évolutif du basculeur délimitant autant de logements 56 pour la bille 52 que de positions d'utilisation du basculeur. Le dispositif de transmission 10 comporte de plus des moyens transducteurs émetteurs 58A destinés à convertir le déplacement du pignon baladeur 28 en une impulsion électrique I de commande de l'embrayage 18, afin que le moteur 12 imprime aux pignons moteurs de marche avant 36 et de marche arrière 44 une impulsion en rotation n préalablement à leur couplage avec le pignon baladeur 28. L'embrayage 18 est commandé par des moyens transducteurs récepteurs 58B, de type connu, destinés à recevoir l'impulsion électrique I de commande. De préférence, les moyens transducteurs émetteurs 58A comprennent un contacteur électrique 60 relié de façon connue en soi à la bille 52 des moyens de verrouillage. Lorsque le basculeur 46 est déplacé d'une position d'utilisation à une autre, le contacteur électrique 60 est actionné en position ouverte ou fermée grâce au profil évolutif ménagé sur ce basculeur 46. Le contacteur 60 change d'état lorsque la bille sort du logement 56 de point mort et engendre une impulsion électrique rectangulaire E de changement d'état telle que représentée à la figure 2. Dans l'exemple illustré, le contacteur 60 est fermé lorsque la bille 52 sort du logement 56. Les moyens transducteurs émetteurs 58A comportent de plus des moyens 62 de traitement de signaux, de type connu, par exemple un calculateur utilisé classiquement pour piloter un embrayage à commande électrique. Les moyens de traitement 62 sont destinés à transformer l'impulsion électrique E de changement d'état du contacteur en une impulsion électrique trapézoïdale I de commande de l'embrayage, telle que représentée à la figure 3, dont l'amplitude AI et la durée At sont fonction de la vitesse de rotation du moteur. L'impulsion électrique I de commande de l'embrayage est envoyée aux moyens transducteurs récepteurs 58B, de manière à transmettre à l'arbre moteur 24, lorsque le véhicule est à l'arrêt et le moteur 12 en marche, une impulsion en rotation n, telle que représentée à la figure 4. Cette impulsion n est délimitée par une rampe R qui s'interrompt lorsque le pignon baladeur 28 est couplé en position de marche avant ou de marche arrière. Sur la figure 3, on a représenté en trait plein une impulsion I de commande de l'embrayage 18 dont l'amplitude AI et la durée At sont fonction d'une vitesse de rotation du moteur au ralenti d'environ 850 t/mn, et en pointillés, une impulsion électrique I de commande de l'embrayage 18 dont l'amplitude AI et la durée At sont fonction d'une vitesse de rotation du moteur d'environ 1500 t/mn. On notera que dans ce second cas l'amplitude et la durée sont réduites par rapport au premier cas afin de ne pas transmettre à l'arbre moteur 24 une impulsion en rotation n trop importante. Le fonctionnement du dispositif de transmission 10 selon l'invention est très simple. Pour engager le rapport de marche avant, respectivement le rapport de marche arrière, à partir du point mort de la boîte de vitesses, le véhicule étant arrêté et le moteur 12 en marche, on déplace le basculeur 46 ce qui a pour effet de déplacer le pignon baladeur 28 vers sa position de marche avant, respectivement vers sa position de marche arrière. Les moyens transducteurs convertissent le déplacement du basculeur 46 en une impulsion électrique I de commande de l'embrayage 18 de la façon suivante. Le déplacement du basculeur 46 provoque la sortie de la bille 52 de son logement 56 de point mort et le changement d'état du contacteur 60. Ce dernier engendre une impulsion électrique E de changement d'état qui est convertie en une impulsion électrique I de commande de l'embrayage 18 par les moyens de traitement 62, cette dernière impulsion I étant calibrée en amplitude et en durée en fonction de la vitesse de rotation du moteur 12 qui est paramétrée dans le calculateur. L'impulsion électrique I commande l'embrayage 18 de manière à coupler le moteur 12 avec l'arbre moteur 24 préalablement au couplage du pignon baladeur 28 avec le pignon fou 34 de marche avant ou le pignon fou 40 de renvoi de marche arrière. I1 en résulte une rotation des pignons fous 34 et 40, lors du passage d'un rapport de marche avant ou de marche arrière, qui permet de coupler sans effort et sans craquement le pignon baladeur 28 avec l'un de ces pignons fous. Pour engager le rapport de marche arrière lorsque l'inverseur est positionné en marche avant, et inversement, le véhicule étant à l'arrêt et le moteur en marche, on déplace le basculeur 46 de sa position de marche avant vers sa position de marche arrière en passant par sa position de point mort ce qui provoque un changement d'état du contacteur 60 et la génération d'une impulsion électrique I de commande de l'embrayage 18 permettant d'obtenir des effets similaires à ceux décrits plus haut. L'invention ne se limite pas au mode de réalisation décrit précédemment. En particulier, l'invention peut s'appliquer à un dispositif de transmission comportant une boîte de vitesses permettant la sélection d'un rapport de marche arrière et de plusieurs rapports de marche avant, dans la mesure où certains rapports sont engagés par couplage d'éléments d'engrenage à l'arrêt. Le dispositif de transmission selon l'invention peur être de type automatique ou non, avec variateur de vitesse ou non. L'invention peut également s'appliquer à un dispositif de transmission comportant un embrayage à commande mécanique et/ou des moyens également mécaniques pour convertir le déplacement du basculeur - ou d'un autre élément mobile lors de l'engagement d'un rapporten une impulsion de commande de l'embrayage. L'invention comporte de nombreux avantages. Elle permet notamment de faciliter le couplage d'éléments d'engrenage à l'arrêt d'une boîte de vitesses, lorsque le véhicule est arrêté et le moteur en marche, ceci en utilisant des moyens classiques de pilotage d'un embrayage à commande électrique et sans augmenter l'en- combrement de la boîte de vitesses. REVENDICATIONS 1. Dispositif de transmission pour véhicule automobile, du type reliant un moteur (12) à des roues motrices du véhicule par l'intermédiaire d'une boîte de vitesses (20) couplée à un embrayage (18), la boîte de vitesses (20) comportant au moins deux éléments d'engrenage rotatifs complémentaires (28,34,40) reliés, le premier (34,40), à l'embrayage (18), et le second (28), aux roues motrices, destinés à être couplés entre eux lorsqu'ils sont à l'arrêt par déplacement relatif en translation, pour établir un rapport de marche avant ou de marche arrière, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (58A) de conversion du déplacement relatif de couplage des deux éléments d'engrenage (28,34,40) en une impulsion de commande de l'embrayage, afin que le moteur (12) imprime au premier élément d'engrenage (34,40) une impulsion en rotation (R) préalablement à son couplage avec le second élément d'engrenage (28). 2. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'embrayage (18) est commandé par des moyens électriques (58A, 58B), les moyens de conversion comportant des moyens transducteurs (58A) destinés à convertir le déplacement relatif de couplage des deux éléments d'engrenage (28, 34, 40) en une impulsion électrique (I) de commande de l'embrayage. 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'un premier élément d'engrenage (34,40) est fixe en translation et le second élément d'engrenage (28) est déplaçable en position de couplage avec le premier au moyen d'un basculeur (46) relié à un levier de commande de la boîte de vitesses, les moyens transducteurs (58A) étant destinés à convertir le déplacement du basculeur (46) en une impulsion électrique (I) de cormriande de l'embrayage (18). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que les moyens transducteurs (58A) comprennent un contacteur électrique (60) actionné en position ouverte ou fermée, lorsque le basculeur (46) est déplacé, au moyen d'un profil évolutif ménagé sur le basculeur (46), l'impulsion électrique (I) de commande de l'em- brayage (18) étant engendrée par un changement d'état du contacteur (60). 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le basculeur (46) est maintenu dans chacune de ses positions d'utilisation, dont une position de point mort, à l'aide de moyens (50) de verrouillage comportant une bille (52) sollicitée élastiquement contre le profil évolutif du basculeur délimitant autant de logements (56) pour la bille (52) que de positions d'utilisation du basculeur, la bille (52) étant reliée au contacteur (60) de manière que celui-ci change d'état lorsque la bille (52) sort de son logement de point mort. 6. Dispositif selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que les moyens transducteurs (58A) comprennent de plus des moyens (62) de traitement de signaux destinés à convertir une impulsion électrique (E) de changement d'état du contacteur (60) en une impulsion électrique (I) de commande de l'embrayage (18) dont l'amplitude et la durée sont fonction de la vitesse de rotation du moteur. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que la boîte de vitesses comprend un inverseur (20) du sens de marche du véhicule comportant un pignon baladeur (28) déplaçable en translation le long de son axe de rotation, au moyen du basculeur (46), entre une position de marche avant du véhicule dans laquelle il est couplé avec un élément d'engrenage (34) fixe axialement et une position de marche arrière du véhicule dans laquelle il est couplé avec un autre élément d'engrenage (40) fixe axialement, l'inverseur (20) étant au point mort lorsque le pignon baladeur (28) est dans une position intermédiaire entre ses positions de marche avant et de marche arrière. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le moteur (12) est couplé à l'embrayage (18) par l'intermédiaire d'un variateur de vitesse (16) de manière à former une transmission automatique.