Brevet FR2764029A1 — publié le 19981204

i La présente invention concerne un dispositif pour actionner un arbre de commutation d'une boîte de vitesses, pouvant pivoter autour d'un axe et être déplacé en translation le long de cet axe, dispositif comportant un organe de manoeuvre en pivotement pour produire un pivotement de l'arbre de commutation et un organe de manoeuvre en translation pour produire une translation de cet arbre de commutation. L'automatisation de boîtes de vitesses a pris de plus en plus d'importance ces derniers temps. D'une part, de telles boîtes de vitesses automatisées sont moins coûteuses que les transmissions automatiques classiques, qui opèrent par exemple avec des trains planétaires ou qui sont agencées sous forme de transmissions comportant un organe de transmission enroulé sur des poulies coniques et assurant une transmission variable en continu. D'autre part, des boîtes de vitesses automatisées fonctionnent avec un meilleur rendement que des transmissions automatiques classiques de sorte que l'augmentation du confort n'est pas contrebalancée par une augmentation de la consommation de carburant. Pour actionner des boîtes de vitesses conventionnelles, il est prévu normalement un arbre de commutation ou de changement de vitesses, comme celui représenté sur la figure 6. L'arbre de commutation 2 est déplaçable en translation le long de l'axe A dans un carter de boîte de vitesses, non représenté, et il est guidé en pivotement autour de l'axe en comportant un doigt de commutation 4 qui s'engage dans des évidements de fourchettes de commutation 6. Chaque fourchette de commutation 6 est montée sur une tige de commutation 10, guidée dans le carter de la boîte de vitesses au moyen de guides linéaires 8 et il est prévu aux autres extrémités des tiges 10 respectivement une autre fourchette, non représentée, qui actionne un manchon coulissant de synchronisation de la vitesse correspondante. Lors d'une translation linéaire dans la direction de la double flèche W, l'arbre de commutation 2 effectue un mouvement de sélection, dans lequel il est établi dans laquelle des fourchettes de commutation 6 le doigt de commutation 4 s'engage, c'est-à-dire celle des fourchettes de commutation qui sera ensuite déplacée lors d'un mouvement de pivotement de l'arbre de commutation 2 dans la direction de la double flèche S et par conséquent quelles vitesses seront commutées. Egalement, une sélection peut se faire par un mouvement de rotation de l'arbre et une commutation par un mouvement linéaire de l'arbre. Lors d'une automatisation d'un tel dispositif d'actionnement de boîte de vitesses, il est prévu pour produire le mouvement de pivotement et le mouvement de translation de l'arbre de commutation respectivement un organe de manoeuvre qui est relié à l'arbre de commutation par l'intermédiaire d'un groupe d'éléments de liaison associé. Dans un dispositif d'actionnement connu d'après le brevet des Etats-Unis US 4. 856.360, les deux organes de manoeuvre comportent des éléments d'actionnement déplaçables linéairement en translation. L'élément d'actionnement produisant un mouvement de translation de l'arbre de commutation est relié à cet arbre de commutation par l'intermédiaire d'un composant, qui est accouplé rigidement à l'arbre de commutation dans sa direction axiale mais qui permet cependant une rotation relative de cet arbre de commutation. L'élément d'actionnement produisant le mouvement de pivotement de l'arbre de commutation est engagé dans un levier de pivotement relié rigidement à l'arbre de commutation de telle sorte que, lors de son actionnement, il produise un mouvement de pivotement de l'arbre de commutation alors que cependant, lors d'une translation axiale de l'arbre de commutation, un mouvement relatif correspondant peut se produire entre l'élément d'actionnement et le levier. L'invention a pour but de créer un dispositif du type défini ci-dessus de telle sorte que, avec une conception simple, il soit possible d'obtenir un actionnement précis de l'arbre de commutation, le mouvement de pivotement et le mouvement de translation de cet arbre de commutation s'effectuant indépendamment l'un de l'autre. Ce problème est résolu conformément à l'invention par le fait que au moins un des deux organes de manoeuvre actionne l'arbre de commutation au moyen d'un composant, monté à l'intérieur du carter de façon à pouvoir tourner par rapport à un axe de guidage fixe et pouvant être entraîné par l'organe de manoeuvre, ce composant pouvant être déplacé en rotation par l'organe de manoeuvre en pivotement autour d'un axe fixe par rapport à un carter de la boîte de vitesses et étant accouplé par conjugaison de formes avec l'arbre de commutation lors d'un pivotement ou d'une translation produite par l'organe de manoeuvre, mais en étant cependant désaccouplé lors de la translation ou du pivotement. Selon d'autres caractéristiques du dispositif conforme à l'invention: - Le composant précité comporte une denture qui entre en prise avec d'une denture, un composant d'entraînement entraîné en rotation par l'organe de manoeuvre. - Le composant précité est disposé directement sur un arbre entraîné par l'organe de manoeuvre. - Le composant précité se termine par une saillie qui est engagée dans une fourchette formée sur l'arbre de commutation, l'accouplement par conjugaison de formes étant établi par application de la saillie contre les surfaces intérieures des branches de la fourchette et la saillie étant déplaçable le long d'une rainure créée entre les branches de la fourchette. - Le composant précité se termine par une fourchette dans laquelle s'engage une saillie formée sur l'arbre de commutation, l'accouplement par conjugaison de formes étant établi par application de la saillie contre les surfaces intérieures des branches de la fourchette et la saillie étant déplaçable le long d'une rainure formée entre les branches de la fourchette. - Le composant précité est agencé sous forme d'un pignon d'un arbre d'entraînement pourvu d'une denture dont les dents sont orientées parallèlement à son axe de rotation et sont en prise avec une denture formée sur l'arbre de commutation, de manière à établir une liaison par conjugaison de formes dans la direction circonférencielle de l'arbre d'entraînement et à permettre une translation relative des dentures, parallèlement à l'axe. - Les deux organes de manoeuvre actionnent l'arbre de commutation respectivement au moyen d'une pièce, qui peut être entraînée par l'organe de manoeuvre de façon à pivoter autour d'un axe fixe par rapport à un carter de la boîte de vitesses et qui est accouplée par conjugaison de formes avec l'arbre de commutation lors d'un pivotement ou d'une translation produits par l'organe de manoeuvre, tout en étant cependant désaccouplé lors d'une translation ou d'un pivotement. - Le montage de la pièce pivotante est effectué respectivement autour d'un axe de guidage qui est parallèle à l'axe de rotation de l'arbre de commutation. - L'axe de pivotement assure un guidage radial lors du mouvement de rotation de l'arbre de commutation. - L'axe de guidage AA, BB assure un guidage axial lors du mouvement axial de l'arbre de commutation. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention seront mis en évidence dans la suite de la description, donnée à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels: Les figures 1 à 5 sont des vues en perspective de différentes formes de réalisation du dispositif selon l'invention et, la figure 6 est une vue en perspective montrant la coopération de l'arbre de commutation avec des fourchettes de commutation dans une boîte de vitesses conventionnelle. Comme le montre la figure 1, un axe central de guidage ou arbre de commutation 2, qui comporte un doigt de commutation 4, est pourvu, dans une zone renforcée, de fourchettes 12 et 14 formant une seule pièce avec lui. Les branches 12a et 12b de la fourchette 12 forment entre elles une rainure périphérique 12c, concentrique à l'axe de commutation 2. La rainure ne doit pas obligatoirement être réalisée concentriquement. Elle peut également être droite et être orientée perpendiculairement à l'axe de l'arbre de commutation. D'une manière analogue, les branches 14a et 14b de la fourchette 14 forment une rainure 14c orientée parallèlement à l'axe de l'arbre de commutation 2. L'axe central de guidage peut être réalisé soit solidairement du carter, auquel cas l'arbre de commutation est déplaçable longitudinalement par rapport à cet axe de guidage, ou bien il est monté sur l'axe de guidage ou bien l'axe de guidage est monté avec possibilité de mouvement longitudinal et de rotation dans le carter de la boîte de vitesses ou dans un carter adjacent, auquel cas l'arbre de commutation est relié rigidement à l'axe de guidage ou bien forme une seule et même pièce avec lui. En plus des fourchettes 12 et 14, un composant respectif 16, 18 est monté de façon à pouvoir pivoter autour d'un axe fixe du carter de la boîte de vitesses, ce composant 16 ou 18 s'engageant par une saillie 16a ou 18a dans la rainure 12c ou 14c. Sur le côté opposé à la saillie, chaque composant 16 ou 18 est pourvu d'une denture 16a ou 18a qui est en prise avec une autre denture 20a ou 20b, qui est formée sur l'arbre de sortie 20 ou 22 d'un moteur électrique 24 ou 26. Chacune des rainures 12c ou 14c est adaptée à la saillie correspondante 16a ou 18a de telle sorte que la saillie s'applique directement contre les parois intérieures des branches en étant cependant mobile dans la direction longitudinale de la rainure. Les saillies sont pourvues d'un profil incurvé de telle sorte que le mouvement de pivotement soit possible et qu'on obtienne dans une large mesure une absence de jeu. Le dispositif décrit fonctionne de la façon suivante: Quand par exemple le moteur électrique 24 servant d'organe de manoeuvre est commandé par un appareil de commande, non représenté, le composant 16 est entraîné en pivotement et, du fait de l'accouplement établi par conjugaison de formes dans une direction perpendiculaire entre la saillie 16a et la fourchette 12, l'arbre de commutation 2 est déplacé directement en correspondance vers le haut ou vers le bas. La saillie 18a peut alors se déplacer, dans la direction longitudinale de la rainure 14c, par rapport à celle-ci de telle manière que le mouvement de translation de l'arbre de commutation 2 ne soit pas entravé par le composant 18 dans la direction de sélection d'une voie de commutation. Quand d'autre part le moteur électrique 26 formant un autre organe de manoeuvre est actionné, le composant 18 est déplacé en pivotement de sorte que, sous l'effet de l'accouplement établi par conjugaison de formes entre la saillie 18a et la fourchette 14, l'arbre de commutation 2 est déplacé en pivotement sans que ce mouvement de pivotement soit entravé par le composant 16. L'arbre de commutation 2 effectue un mouvement de commutation ou bien donne lieu à un processus de commutation. Avec une conception simple du dispositif, on obtient une sécurité d'actionnement de l'arbre de commutation 2 et le processus de sélection peut être effectué d'une manière complètement indépendante du processus de commutation. Il est évident qu'il est possible d'apporter de nombreuses modifications au dispositif décrit; par exemple on peut prévoir entre chacun des moteurs électriques 24 et 26 et l'arbre d'entraînement associé 20 ou 22 un mécanisme de démultiplication permettant d'utiliser des moteurs électriques plus petits. Il est évident en outre que le mouvement de translation de l'arbre de commutation 2 peut, en fonction de la construction de la boîte de vitesses? être associé à un processus de commutation et que le mouvement de pivotement peut être associé à un processus de sélection. La forme de réalisation de la figure 2 se différencie de celle de la figure 1 par le fait que, comme le montrent les doubles flèches de même sens, les composants 16 et 18 sont fixés directement et rigidement sur un arbre, monté en position fixe dans le carter de la boîte de vitesses et entraîné en rotation par un organe de manoeuvre associé, de telle sorte que les dentures de la figure 1 sont supprimées. Par ailleurs, le mode de fonctionnement du dispositif de la figure 2 correspond à celui de la figure 1. La forme de réalisation de la figure 3 se différencie de celle de la figure 1 essentiellement par le fait que les composants 28 ou 30, montés en positions fixes par rapport au carter de la boîte de vitesses, sont agencés de façon à avoir dans l'ensemble une forme de U ou de fourchette, auquel cas l'axe de pivotement situé respectivement à la base des composants et les branches 26a et 26b ou bien 30a et 30b, qui délimitent entre elles les rainures 28c ou 30c, reçoivent respectivement une saillie 30 ou 32 formée d'une seule pièce avec l'arbre de commutation 2. Dans cet exemple de réalisation, l'arbre 2 est disposé mobile par rapport au carter. Le mouvement s'effectue le long de l'axe A-A. L'arbre 100 est relié à l'arbre 2 solidairement ou de façon non tournante, l'arbre 2 comportant le doigt de commutation 4. L'arbre 2 est engagé par le tourillon 4 dans la boîte de vitesses et il actionne des éléments de commutation situés à l'intérieur de cette boîte de vitesses. L'arbre 100 peut être disposé à l'extérieur de la boîte de vitesses et dans ce cas il peut être monté à l'intérieur d'un carter particulier. Dans la forme de réalisation de la figure 3a, l'arbre 102 est disposé solidaire du carter et l'arbre creux 101 est mobile en translation et en rotation par rapport à l'arbre 102. L'arbre creux 101 est monté et guidé sur l'arbre 102. L'arbre 101 et l'arbre 102 sont disposés de telle sorte que le tourillon 4 soit engagé dans la boîte de vitesses et actionne des éléments de commutation situés à l'intérieur de cette boîte de vitesses. Les côtés extérieurs des bases des composants 28 ou 30 sont respectivement pourvus d'une denture 28a ou a qui est en prise avec une denture correspondante 20a ou 22a de l'arbre d'entraînement 20 ou 22. Chacune des saillies 30 ou 32 est adaptée, d'une manière analogue à la forme de réalisation de la figure 1, à la rainure 28c ou 30c de telle sorte qu'un accouplement direct par conjugaison de formes soit établi dans la direction d'actionnement tout en permettant cependant dans la direction perpendiculaire une possibilité de mouvement relatif. Il est évident que l'axe de rotation du composant 30 est orienté parallèlement à l'axe de l'arbre de commutation 2 mais par contre l'axe de rotation du composant 28 est orienté perpendiculairement à l'axe de l'arbre de commutation 2. Par ailleurs, le fonctionnement de l'agencement de la figure 3 correspond à celui de la figure 1. La forme de réalisation de la figure 4 se différencie de celle de la figure 3 de la même façon que la réalisation de la figure 2 se différencie de celle de la figure 1. Les composants 28 ou 30 ne sont pas pourvus de dentures mais ils sont reliés directement et rigidement avec un arbre respectif entraîné par un organe de manoeuvre respectif et en conséquence ils sont montés également dans des positions fixes par rapport au carter de la boîte de vitesses. Le fonctionnement du dispositif de la figure 4 correspond par ailleurs à celui de la figure 3. Dans l'agencement représenté sur la figure 5, l'arbre de commutation 2 comporte un appendice 36 qui est pourvu d'une denture 40 dont les dents sont orientées concentriquement à l'axe de l'arbre de commutation 2 dans une direction circonférencielle. La denture 40 est en prise avec une denture d'un arbre d'entraînement 20 monté en position fixe dans le carter de la boîte de vitesses, pouvant être entraîné en rotation et formant un pignon. Sur l'arbre de commutation 2 est formé un autre appendice 42 qui est pourvu d'une denture 44, qui est dans l'ensemble disposée coaxialement à l'axe de commutation 2 et dont les dents sont cependant orientées parallèlement à l'axe. La denture 44 est en prise avec une denture correspondante d'un arbre d'entraînement 22, pouvant être entraîné en rotation. Le fonctionnement du dispositif de la figure 5 est le suivant: Une rotation de l'arbre d'entraînement 22 produit un mouvement de pivotement correspondant de l'arbre de commutation 2, ce mouvement de pivotement n'étant pas entravé par l'accouplement établi entre la denture 40 et la denture de l'arbre d'entraînement 20, du fait que les deux dentures peuvent se déplacer en translation l'une par rapport à l'autre dans la direction de leurs dents. Quand l'arbre d'entraînement 20 est entraîné en rotation, l'arbre de commutation 2 est entraîné en translation axiale, ce mouvement de translation n'étant pas empêché par l'accouplement établi entre la denture 44 et la denture de l'arbre d'entraînement 22 du fait que les deux éléments peuvent se déplacer l'un par rapport à l'autre sans que l'engrènement des dentures20 soit supprimé. La forme de réalisation du dispositif de la figure 5 est particulièrement simple car elle fait intervenir un minimum de pièces. Les exemples de réalisation décrits peuvent être modifiés à de nombreux points de vue et ils peuvent être combinés entre eux. Par exemple, les dentures intervenant dans les formes de réalisation de la figure 1 et de la figure 3 peuvent être réalisées comme des dentures non circulaires, les différents bras de levier s'adaptant en correspondance aux positions angulaires des composants 16 ou 18 ou 28 et 30. Les revendications déposées avec la demande de brevet sont des propositions de rédaction sans effet préjudiciable pour l'obtention d'une protection future par brevet. La Demanderesse se réserve encore de revendiquer d'autres caractéristiques mises en évidence jusqu'à maintenant seulement dans la description et/ou sur les dessins. Des rattachements utilisés dans les revendications secondaires se rapportent à d'autres mises en oeuvre de l'objet de la revendication principale par les caractéristiques de la revendication secondaire correspondante mais il ne faut pas les considérer comme un renoncement à l'obtention d'une protection indépendante particulière des caractéristiques des revendications secondaires rattachées. Les objets de ces revendications secondaires constituent également des inventions particulières qui sont d'une conception indépendante des objets des revendications secondaires antérieures. L'invention n'est également pas limitée aux exemples de réalisation donnés dans la description. Au contraire, dans le cadre de l'invention, il est possible d'envisager de nombreuses variations et modifications, notamment des variantes, éléments et combinaisons et/ou matières qui sont inventifs, par exemple par combinaison ou modification de certaines particularités, ou éléments, ou étapes opératoires, qui ont été décrits en relation avec ceux décrits dans la description générale, les formes de réalisation et les revendications et qui sont contenus dans les dessins en conduisant, par une combinaison de particularités à un nouvel objet, ou à de nouvelles étapes opératoires, ou à de nouvelles séquences d'étapes opératoires, pour autant également que cela concerne des procédés de fabrication, de contrôle et de mise en oeuvre. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour actionner un arbre, comme un arbre de commutation, d'une boîte de vitesses, pouvant pivoter autour d'un axe et être déplacé en translation le long de cet axe, dispositif comportant un organe de manoeuvre en pivotement pour produire un pivotement de l'arbre de commutation et un organe de manoeuvre en translation pour produire une translation de l'arbre de commutation, dispositif caractérisé en ce qu'au moins un des deux organes de manoeuvre actionne l'arbre de commutation au moyen d'un composant, monté à l'intérieur du carter de façon à pouvoir tourner par rapport à un axe de guidage fixe, pouvant être entraîné par l'organe de manoeuvre, ce composant pouvant être déplacé par l'organe de manoeuvre en pivotement autour d'un axe fixe par rapport à un carter de la boîte de vitesses et étant accouplé par conjugaison de formes avec l'arbre de commutation lors d'un pivotement ou d'une translation produits par l'organe de manoeuvre, mais en étant cependant désaccouplé lors de la translation ou du pivotement. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le composant comporte une denture qui entre en prise avec une denture d'un composant d'entraînement, entraîné en rotation par l'organe de manoeuvre. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le composant est disposé directement sur un arbre entraîné par l'organe de manoeuvre. 4. Dispositif selon une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le composant se termine par une saillie qui est engagée dans une fourchette formée sur l'arbre de commutation, l'accouplement par conjugaison de formes étant établi par application de la saillie contre les surfaces intérieures des branches de la fourchette et la saillie étant déplaçable le long d'une rainure créée entre les branches de la fourchette. 5. Dispositif selon une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le composant se termine par une fourchette dans laquelle s'engage une saillie formée sur l'arbre de commutation, l'accouplement par conjugaison de formes étant établi par application de la saillie contre les surfaces intérieures des branches de la fourchette et la saillie étant déplaçable le long d'une rainure formée entre les branches de la fourchette. 6. Dispositif selon une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le composant est agencé sous forme d'un pignon d'un arbre d'entraînement pourvu d'une denture dont les dents sont orientées parallèlement à son axe de rotation et sont en prise avec une denture formée sur l'arbre de commutation, de manière à établir une liaison par conjugaison de formes dans la direction circonférencielle de l'arbre d'entraînement et à permettre une translation relative des dentures, parallèlement à l'axe. 7. Dispositif selon une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les deux organes de manoeuvre actionnent l'arbre de commutation respectivement au moyen d'une pièce, qui peut être entraînée par l'organe de manoeuvre de façon à pivoter autour d'un axe fixe par rapport à un carter de la boîte de vitesses et qui est accouplée par conjugaison de formes avec l'arbre de commutation lors d'un pivotement ou d'une translation produits par l'organe de manoeuvre, tout en étant cependant désaccouplée lors de la translation ou du pivotement. 8. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le montage de la pièce pivotante est effectué respectivement autour d'un axe de guidage qui est parallèle à l'axe de rotation de l'arbre de commutation. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'axe de pivotement assure un guidage radial lors du mouvement de rotation de l'arbre de commutation. 10. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que l'axe de guidage assure un guidage axial lors du mouvement axial de l'arbre de commutation.