Brevet FR2739165A1 — publié le 19970328

i L'invention concerne un actionneur, notamment destiné à actionner un arbre de commande d'une boite de vitesses pour véhicules automobiles, au moins une unité d'actionnement étant prévue pour provoquer sur l'arbre de commande, un mouvement de rotation ou un mouvement de translation pouvant être contrôlé par détection. On connaît déjà, par exemple, par le document DE 43 09 027 A1, un actionneur destiné à l'actionnement d'un arbre de commande d'une boite de vitesses pour véhicules automobiles. L'actionneur connu comprend un arbre de commande, un piston de guidage et un piston annulaire, un élément d'entraînement et deux unités d'actionnement sous la forme de systèmes hydrauliques, à l'aide desquels peuvent être commandés les mouvements de rotation et de translation de l'arbre de commande. Le mouvement de translation de l'arbre de commande est commandé par un piston de guidage, qui, au moyen d'un vérin à double effet, en cas de sollicitation appropriée par la pression, effectue un mouvement de translation. Un piston annulaire est relié par l'intermédiaire d'une denture oblique, à un élément d'entraînement, qui pour sa part est relié à l'arbre de commande, par l'intermédiaire d'une denture longitudinale. En cas de sollicitation par la pression, ce piston annulaire est déplacé axialement à l'encontre de la force d'un ressort de rappel, l'arbre de commande effectuant en conséquence un mouvement de rotation en raison de la denture oblique. Deux détecteurs sont intégrés pour la détection du rapport de boite, l'un d'entre-eux, qui est disposé à l'extrémité de base de l'élément d'entraînement, détectant le mouvement de rotation, tandis que l'autre, qui est disposé dans la zone du système hydraulique à deux chambres, détectant le mouvement de translation. L'inconvénient de ce mode de construction réside dans le fait que les deux systèmes hydrauliques sont disposés axialement l'un derrière l'autre, radialement à l'extérieur autour de l'arbre de commande, ce qui rend incontournable un arbre de commande de grande longueur. Par ailleurs, cela nécessite l'utilisation de pièces de construction compliquée pour la transmission du mouvement de rotation et de translation à l'arbre de commande, en raison de la disposition des chambres hydrauliques. Le but de l'invention consiste à développer un actionneur de manière à le rendre d'une configuration compacte et à permettre un mode de construction à l'aide de pièces de fabrication simple. Conformément à l'invention, ce but est atteint grâce au fait que l'unité d'actionnement pour un des mouvements cités est reliée à une seconde unité d'actionnement destinée à l'autre type de mouvement, l'unité d'actionnement citée en premier lieu pouvant pour sa part être amenée en liaison active avec l'arbre de commande, par l'intermédiaire d'au moins un joint articulé. Ainsi, il est prévu conformément à l'invention, que les mouvements de rotation et de translation de l'arbre de commande puissent être pilotés par deux unités d'actionnement, l'une des unités d'actionnement pouvant être amenée en contact actif avec l'arbre de commande, par l'intermédiaire d'au moins un joint articulé. L'avantage de l'utilisation d'un joint articulé réside dans le fait qu'il est possible de réaliser des joints articulés possédant plusieurs degrés de liberté. Une configuration avantageuse des unités d'actionnement, réside dans l'utilisation de vérins hydrauliques. D'autres configurations sont toutefois également envisageables pour les unités d'actionnement, par exemple des unités du type à entraînement par moteur électrique. Selon un mode de réalisation avantageux, un des joints articulés est de préférence réalisé par l'utilisation d'un joint d'articulation à rotule, qui comprend une tige d'articulation pourvue d'une extrémité sphérique, et un élément de guidage pourvu d'une cavité d'articulation pour l'extrémité sphérique. Il est ainsi possible de transmettre un mouvement de rotation autour d'un axe de rotation, qui forme un angle avec l'axe de rotation à entraîner (le premier). Selon une configuration de l'invention, les unités d'actionnement sont disposées de manière à avoir leurs axes parallèles à celui de l'arbre de commande. Cette disposition est avantageuse parce qu'elle permet de réaliser un actionneur sous la forme d'un ensemble compact. Cette propriété constitue un atout de plus en plus important, parce que l'espace d'implantation libre est de plus en plus réduit dans les véhicules automobiles. Ce mode de construction compact de l'actionneur rend possible son utilisation également dans des véhicules o il ne pouvait être mis en oeuvre jusqu'ici, en raison de problèmes d'espace d'implantation. Selon un mode de réalisation de l'invention, les deux unités d'actionnement peuvent être entraînées pour des mouvements de translation. De telles unités d'actionnement sont disponibles sous la forme de vérins hydrauliques standard, qui sont économiques. Cela permet donc l'utilisation de pièces standard, ce qui a des répercussions avantageuses sur le prix de revient. Selon un mode de construction avantageux concernant la transmission du mouvement de rotation à l'arbre de commande, le mouvement de rotation est produit par une unité d'actionnement pouvant être entraînée en un mouvement de translation. Ce mouvement de translation agit sur un joint articulé, qui pour sa part peut être lié de manière fixe en rotation à l'arbre de commande, par l'intermédiaire d'un levier basculant et d'un autre joint articulé. Conformément à l'invention, la transmission du mouvement de rotation à l'arbre de commande peut s'effectuer à l'aide d'un élément d'entraînement, grâce au fait que le second joint articulé peut, par l'intermédiaire d'un élément d'entraînement bloqué axialement, par rapport auquel peut coulisser une douille de guidage fixée sur l'arbre de commande, être lié par complémentarité de forme à l'arbre de commande pour y être lié de manière fixe en rotation. Le mouvement de rotation du levier pivotant est transmis à l'arbre de commande, par l'intermédiaire du second joint articulé, l'élément de guidage de ce joint articulé étant réalisé sous la forme d'un élément d'entraînement. Cet élément d'entraînement est bloqué axialement, et une douille de guidage fixée sur l'arbre de commande peut coulisser par rapport à l'élément d'entraînement. L'élément d'entraînement est lié de manière fixe en rotation à la douille de guidage, par le fait que l'élément d'entraînement enserre une douille de guidage qui, par l'intermédiaire d'une rainure, peut être amenée, de manière fixe en rotation, en contact actif avec l'élément d'entraînement, et qui est reliée de manière fixe à l'arbre de commande. Dans ce mode de construction, le mouvement de rotation est transmis à l'arbre de commande, par l'intermédiaire de l'élément d'entraînement, le degré de liberté pour le mouvement de translation de l'arbre de commande dans la direction axiale, restant conserve. Selon un agencement avantageux du système de détection du rapport de boite, il est prévu qu'à l'arbre de commande soit associé, pour la détection du rapport de boite, un détecteur qui est relié à l'arbre de commande par l'intermédiaire d'un joint articulé. Ce joint articulé détecte aussi bien les mouvements de rotation, que les mouvements de translation de l'arbre de commande. Un détecteur permettant d'effectuer cette tâche est divulgué, par exemple, par le document P 38 36 145.0. Selon une configuration avantageuse, le détecteur relève les mouvements de l'arbre de commande, par l'intermédiaire d'un joint articulé qui est relié par complémentarité de forme à l'arbre de commande. Selon un agencement avantageux du détecteur, le détecteur, dans le cas d'une disposition d'axe parallèle à celui de l'arbre de commande, est relié par l'intermédiaire d'un élément de liaison, au joint articulé. Le détecteur peut donc, tout comme les unités d'actionnement, être disposé de manière à présenter un axe parallèle à celui de l'arbre de commande, en permettant ainsi d'obtenir également les avantages déjà cités, concernant le mode de construction compact et relatifs à la technique de fabrication. Selon un autre mode de construction de l'invention, l'actionneur comprend une unité d'actionnement et une transmission, cette unité d'actionnement étant reliée à une transmission, et pouvant être amenée en liaison active avec l'arbre de commande, par l'intermédiaire d'au moins un joint articulé. Grâce à la transmission, les mouvements de translation et de rotation sont transmis de manière déphasée à l'arbre de commande, ce qui permet le gain d'une unité d'actionnement. Dans la suite, l'invention va être explicitée plus en détail, au regard d'un mode de réalisation représenté sur les dessins annexés, qui montrent: Fig. 1 une coupe d'un actionneur; Fig. 2 la coupe de l'actionneur de la figure 1, le long de la ligne de coupe A-A; Fig. 3 une coupe de l'élément d'entraînement selon la ligne B-B de la figure 2; Fig. 4 un détail d'un actionneur comprenant une transmission. Le principe du mode de construction de l'actionneur, va être explicité au regard de la figure 1. L'actionneur 1 représenté comprend un arbre de commande 3, deux vérins d'actionnement 5, 7, un ressort de rappel 9, un levier basculant 19, ainsi que plusieurs joints d'articulation à rotule composés d'une tige de joint articulé 27, 29, 31 et d'un élément de guidage 21, 23, 25. La translation de l'arbre de commande 3 le long de son axe longitudinal, permet de régler la voie de sélection, et la rotation autour de son axe longitudinal permet de sélectionner le rapport de boite. Le fait de savoir par quel mouvement (translation, rotation) s'effectue le réglage de la voie de sélection ou la sélection du rapport de boite, est toutefois spécifique à chaque boite de vitesses. Le mouvement de l'arbre de commande 3 est piloté par deux vérins hydrauliques 5, 7, le mouvement de rotation étant provoqué par un vérin hydraulique à double effet comportant les raccords de branchement 39, 41, et le mouvement de translation étant provoqué par un vérin hydraulique 5 à simple effet. Tout d'abord on décrira la transmission du mouvement de rotation à l'arbre de commande 3. Le vérin hydraulique 7 est alimenté en pression de manière telle, que l'extrémité de vérin 8 soit déplacée le long de son axe longitudinal. A l'extrémité de vérin 8 est relié l'élément de guidage 21, qui guide dans une cavité d'articulation 67, l'extrémité sphérique 61 de la tige de joint d'articulation à rotule 27. Cette tige de joint d'articulation à rotule 27 est disposée pratiquement à angle droit par rapport au vérin hydraulique 7, et est reliée, à son extrémité, de manière fixe au levier pivotant 19. De la même manière, une autre tige de joint d'articulation à rotule 29 est reliée à ce levier pivotant, cette tige de joint d'articulation à rotule 29 étant agencée à angle droit par rapport à l'autre tige de joint d'articulation à rotule 27, et donc pratiquement parallèlement à l'arbre de commande 3. Le levier pivotant 19 est monté en rotation dans un palier 45, au moyen d'un tourillon d'articulation 43, de façon à pouvoir tourner autour de l'axe 47 de ce dernier. L'extrémité sphérique 63 de la tige de joint d'articulation à rotule 29, est reliée, par l'intermédiaire d'une cavité d'articulation 69, à l'élément de guidage 23, qui ici réalise simultanément l'élément d'entraînement 51. L'élément d'entraînement 51 est, pour sa part, bloqué axialement et est relié de manière fixe en rotation, par l'intermédiaire d'une rainure 53, à une douille de guidage 55, qui est liée de manière fixe à l'arbre de commande, au moyen de la broche 49. Suite à la translation du vérin d'actionnement 7, le mouvement axial est converti en un mouvement de rotation, par le levier pivotant 19 comprenant les deux tiges de joint d'articulation à rotule 27, 29. Par l'intermédiaire du second élément de guidage 23, qui est relié de manière fixe à l'arbre de commande 3, la rotation autour de l'axe de rotation 47 est convertie en une rotation autour de l'axe longitudinal de l'arbre de commande 3. Dans cet exemple de mode de construction, tous les joints articulés sont réalisés par des joints d'articulation à rotule 22, 24, 26. La disposition perpendiculaire des tiges de joint articulé 27, 29 et des éléments de guidage 21, 23, permet une transmission des mouvements de rotation, pratiquement exempte de forces transversales. Le vérin hydraulique 5 à simple effet, est disposé axialement par rapport à l'arbre de commande 3, et l'élément de ressort 9 qui lui est associé, est disposé dans la zone du couvercle 15 de l'actionneur 1. Cet élément de ressort 9 comprend pour sa part, une coupelle d'appui de ressort 16, un ressort 17, et un cylindre creux 33, qui, à une extrémité, présente une embase 35 dirigée radialement vers l'extérieur, et à l'autre extrémité, une embase 37 dirigée radialement vers l'intérieur. L'embase 35 dirigée radialement vers l'extérieur sert à la fixation de ce cylindre creux 33, au carter 13 de l'actionneur 1. Le ressort 17 est enserré entre l'embase 37 dirigée radialement vers l'intérieur et la coupelle d'appui de ressort 16 reliée de manière fixe à l'arbre de commande 3. En cas d'alimentation en pression, ledit vérin hydraulique 5 transmet un mouvement de translation à l'arbre de commande, à l'encontre d'une force de rappel de l'élément de ressort 9. Dans le cas d'une disposition du vérin hydraulique 5 de manière à ce que son axe soit parallèle à celui de l'arbre de commande, le mouvement de translation en provenance du vérin est transmis à l'arbre de commande, par l'intermédiaire d'un plateau tournant. Dans le cas d'une commande hydraulique de l'actionneur 1, il est possible d'intégrer à celui-ci un système de purge d'air pour le système hydraulique. Ce système de purge d'air est utilisé, après le remplissage du système hydraulique, pour évacuer l'air résiduel hors du système hydraulique. Un mode de réalisation possible du système de purge d'air consiste à intégrer une soupape anti-retour dans le piston du vérin 7 à double effet, ainsi qu'une soupape de limitation de la pression dans le carter de vérin, et par ailleurs à réaliser une liaison hydraulique entre les vérins hydrauliques. Pour effectuer la purge d'air, le système hydraulique est alimenté par une pression supérieure à la pression de service, ce qui fait que toutes les chambres sont traversées dans un sens par l'écoulement de fluide hydraulique, l'air résiduel étant ainsi évacué. Par ailleurs, un détecteur 11, qui est disposé parallèlement à l'axe de l'arbre de commande, est relié à l'arbre de commande 3 par l'intermédiaire d'un joint d'articulation à rotule 26. L'élément de guidage 25 est ici lié par complémentarité de forme, à l'arbre de commande 3. La tige de joint d'articulation à rotule 31 est supportée par un élément de liaison 32, qui est relié au détecteur 11 et s'étend parallèlement à l'arbre de commande 3. Les mouvements de rotation et de translation de l'arbre de commande 3 sont transmiss par l'intermédiaire du joint d'articulation à rotule 26, à l'élément de liaison 32. Les mouvements de l'élément de5 liaison 32 sont pour leur part, reçus par le détecteur 11 pour la détection du rapport de boite. il REVENDICATIONS. 1. Actionneur, notamment destiné à actionner un arbre de commande d'une boite de vitesses pour véhicules automobiles, au moins une unité d'actionnement étant prévue pour provoquer sur l'arbre de commande, un mouvement de rotation ou un mouvement de translation pouvant être contrôlé par détection, caractérisé en ce que l'unité d'actionnement (7) pour un des mouvements cités, est reliée à une seconde unité d'actionnement (5) destinée à l'autre type de mouvement, l'unité d'actionnement (7) citée en premier lieu pouvant pour sa part être amenée en liaison active avec l'arbre de commande (3), par l'intermédiaire d'au moins un joint articulé (22, 24). 2. Actionneur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le joint articulé est de préférence réalisé par l'utilisation d'un joint d'articulation à rotule (24), qui comprend une tige d'articulation (29) pourvue d'une extrémité sphérique (63), et un élément de guidage (3) pourvu d'une cavité d'articulation (69) pour l'extrémité sphérique. 3. Actionneur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les unités d'actionnement (5, 7) sont disposées de manière à avoir leurs axes parallèles à celui de l'arbre de commande (3). 4. Actionneur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les deux unités d'actionnement (5, 7) peuvent être entraînées pour des mouvements de translation. 5. Actionneur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une unité d'actionnement agit, par un mouvement de translation, sur un joint articulé (22), qui pour sa part peut être lié de manière fixe en rotation à l'arbre de commande (3), par l'intermédiaire d'un levier basculant (19) et d'un autre joint articulé (24). 6. Actionneur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le second joint articulé (24) peut, par l'intermédiaire d'un élément d'entraînement (51) bloqué axialement, par rapport auquel peut coulisser une douille de guidage (55) fixée sur l'arbre de commande (3), être lié par complémentarité de forme à l'arbre de commande (3) pour y être lié de manière fixe en rotation. 7. Actionneur selon les revendications 1 et 6, caractérisé en ce que l'élément d'entraînement (51) enserre une douille de guidage (55) qui, par l'intermédiaire d'une rainure (44), peut être amenée, de manière fixe en rotation, en contact actif avec l'élément d'entraînement (51), et qui est reliée de manière fixe à l'arbre de commande (3). 8. Actionneur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'à l'arbre de commande (3) est associé, pour la détection du rapport de boite, un détecteur (11) qui est relié à l'arbre de commande (3) par l'intermédiaire d'un joint articulé (26). 9. Actionneur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le détecteur (11) détecte les mouvements de rotation et de translation de l'arbre de commande. 10. Actionneur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le détecteur (11) relève les mouvements de l'arbre de commande (3), par l'intermédiaire d'un joint articulé (26) qui est relié par complémentarité de forme à l'arbre de commande (3). 11. Actionneur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le détecteur (11), dans le cas d'une disposition d'axe parallèle à celui de l'arbre de commande (3), est relié par l'intermédiaire d'un élément de liaison (32), au joint articulé (26). 12. Actionneur, notamment destiné à actionner un arbre de commande d'une boite de vitesses pour véhicules automobiles, au moins une unité d'actionnement étant prévue pour provoquer sur l'arbre de commande, un mouvement de rotation ou un mouvement de translation pouvant être contrôlé par détection, caractérisé en ce qu'une unité d'actionnement (7) est reliée à une transmission (59), et peut être amenée en liaison active avec l'arbre de commande, par l'intermédiaire d'au moins un joint articulé. 13. Actionneur selon les revendications 1 et 12, caractérisé en ce que grâce à la transmission (59), les mouvements de translation et de rotation sont transmis à l'arbre de commande (3) de manière déphasée.