Brevet FR2764358A1 — publié le 19981211

La présente invention concerne un dispositif pour actionner un arbre de commutation d'une boîte de vitesses, déplaçable par pivotement autour d'un axe et par translation le long de cet axe, dispositif comportant un organe de manoeuvre en translation, qui est relié à l'arbre de commutation par l'intermédiaire d'un groupe d'éléments de liaison pour produire une translation de l'arbre de commutation, et un organe de manoeuvre en pivotement, qui est relié à l'arbre de commutation par l'intermédiaire d'un groupe d'éléments de liaison pour produire un pivotement de l'arbre de commutation, ce groupe d'éléments de liaison étant pourvu d'articulations et sollicitant un levier de pivotement, relié rigidement à l'arbre de commutation, les mouvements de translation et de pivotement étant désaccouplés l'un de l'autre au moins dans une large mesure. 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 des transmissions automatiques classiques, qui opèrent par exemple avec des trains planétaires ou qui sont agencées sous forme de transmissions comportant un organe de transmission passant sur des poulies coniques et assurant une variation de rapport de transmission. D'autre part, les 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 l'actionnement de boîtes de vitesses, il est prévu normalement un arbre de commutation, qui est monté de façon pivotante et avec possibilité de translation le long de son axe de palier. Un tel arbre de commutation conventionnel est représenté sur la figure 6. Cet arbre de commutation 2 comporte un doigt de commutation 4, formant une seule et même pièce avec lui et s'engageant dans des évidements de fourchettes de commutation 6, agencées dans l'ensemble en forme de U, qui sont déplaçables alternativement et d'une manière connue respectivement linéairement le long de voies de commutation 8 et qui produisent ainsi une commutation de vitesses. L'arbre de commutation 2 est déplaçable axialement dans la direction de la double flèche W pour sélectionner une voie de commutation. Pour produire une translation d'une fourchette de commutation correspondante 6 ou bien pour produire une commutation de vitesses ou de rapports, l'arbre de commutation 2 peut être déplacé par pivotement ou par rotation dans la direction de la double flèche S. On connaît également des réalisations dans lesquels l'arbre de commutation est déplacé en rotation pour une sélection de voies de commutation et en translation dans une direction axiale ou dans une direction longitudinale pour une commutation de vitesses. Lors d'une automatisation d'un tel dispositif d'actionnement d'une 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 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. Un agencement particulier de tels dispositifs d'actionnement d'arbres de commutation, et d'autres dispositifs correspondants consiste en ce que l'accouplement prévu entre l'arbre de commutation et l'élément d'actionnement, qui est rigide dans une direction mais qui est cependant libre dans une direction perpendiculaire, ne permet d'obtenir qu'une précision limitée d'actionnement. D'autre part, il se produit des frottements élevés, qui nécessitent d'une part des organes de manoeuvre puissants et qui peuvent causer d'autre part des déformations dans les groupes d'éléments de liaison. L'invention a en conséquence pour but de créer un dispositif d'actionnement d'un arbre de commutation d'une boîte de vitesses, pouvant pivoter autour d'un axe et déplaçable en translation le long de cet axe, ce dispositif étant d'une construction simple, fonctionnant avec précision et donnant lieu seulement à de petites pertes. Ce problème est résolu conformément à l'invention en ce qu'au moins un des groupes d'éléments de liaison comporte une tige d'articulation dont une extrémité est reliée de façon articulée à l'organe de manoeuvre associé et dont l'autre extrémité est reliée de façon articulée à l'arbre de commutation. Selon une autre caractériscque de l'i.ve..i:on, le problème est également résolu par le fait que les groupes d'éléments de liaison comportent chacun une tige d'articulation, dont une extrémité est reliée de façon articulée à l'organe de manoeuvre associé et dont l'autre extrémité est reliée de façon articulée à l'arbre de commutation. A cet égard, il est avantageux dans un exemple de réalisation, que la tige d'articulation contenue dans le groupe d'éléments de liaison pour l'articulation de l'arbre de commutation agisse sensiblement parallèlement à l'axe de l'arbre de commutation. Le dispositif conforme à l'invention dans lequel le groupe d'éléments de liaison assurant la commutation, le groupe d'éléments de liaison assurant la sélection, ou bien les deux groupes de liaison, comportent une tige d'articulation pourvue de deux articulations et qui établit l'accouplement entre l'organe de manoeuvre et l'arbre de commutation, est dans l'ensemble agencé comme un système spatial articulé comportant au moins quatre articulations. En conséquence, il n'est pas nécessaire de faire intervenir des translations linéaires, et affectées par frottement, entre différents éléments du groupe d'éléments de liaison ou bien entre des éléments du groupe d'éléments de liaison et l'arbre de commutation. On évite ainsi complètement des difficultés telles que celles se manifestant par exemple lors d'un décalage de dentures coniques pour la transmission d'un couple, et également lorsqu'il est prévu des groupes d'éléments roulants pour réduire le frottement. Le dispositif conforme à l'invention peut être fabriqué de façon peu corûteuse et il fonctionne d'une manière extrêmement sûre et avec oeu de pertes. Selon d'autres particularités de l'invention: - l'organe ce manoeuvre en translation et l'organe de manoeuvre en pivotement combortent chacun un moteur électrique qu entraiîne par 'interm are un mécanisme de transmission un composant qui est relié de façon articulée à la tige d'articulation associée; - le composant entraîné par l'organe de manoeuvre et relié de façon articulée à la tige d'articulation est relié rigidement à la roue tangente d'une transmission à vis sans fin et roue tangente; les articulations des tiges d'articulation sont des articulations à rotules; - les longueurs des tiges d'articulation sont dimensionnées de telle sorte qu'une translation ou un pivotement de l'arbre de commutation ne produise que de petites modifications angulaires de la position de la tige d'articulation associée à l'organe de manoeuvre en pivotement ou à l'organe de manoeuvre en translation. Dans ce cas on obtient notamment un désaccouplement complet entre le mouvement de commutation et le mouvement de sélection de l'arbre de commutation. Selon encore une autre caractéristique avantageuse du dispositif conforme à l'invention, au moins une des tiges d'articulation est agencée de façon à subir une déformation élastique dans ses deux directions longitudinales lors d'un dépassement d'une force prédéterminée. Ainsi, grâce à la possibilité de déformation élastique d'une des tiges d'articulation, il ne peut se produire aucune force excessive à lintérieur du groupe d'éléments de liaison ou bien les diespositifs d'actionnement de la boîte de vitesses ne sont pas sollicités excessivement quand une position limite ou une butée est atteinte. En outre, un tel agencement élastiquement déformable de la tige d'articulation est avantageux dans des applications déterminées o une force doit être mesurée, car cette force peut être déterminée directement par une mesure de la déformation élastique de la tige d'articulation. Selon encore d'autres caractéristiques du dispositif conforme à l'invention: - La tige d'articulation de structure élastique comporte une tringlerie opérant en traction/poussée. - La tringlerie opérant en traction/poussée comporte un composant de retenue pourvu d'un trou oblong, dans lequel est disposé avec précontrainte un ressort hélicoïdal, qui pénètre additionnellement dans un trou oblong, aligné avec le trou oblong du composant de retenue et qui est formé dans un composant associé à la tige d'articulation et mobile en translation par rapport au composant de retenue. - La possibilité de translation du composant associé à la tige d'articulation par rapport au composant de retenue est limitée par au moins un téton de butée, qui s'engage dans un trou de butée, pourvu d'une surcote correspondante, du composant associé à la tige d'articulation. L'invention est applicable avantageusement dans tous les cas o des boîtes de vitesses classiques comportant un axe de commutation déplaçable par pivotement autour d'un axe et en translation le long de cet axe, doivent être actionnés au moyen d'organes de manoeuvre, que ces boîtes de vitesses soient complètement automatisées ou bien que les vitesses soient commutées évidemment selon le souhait du conducteur, cette opération ne pouvant cependant pas être effectuée directement par le biais de commutation mais au moyen d'organes de manoeuvre. De tels organes de manoeuvre peuvent être des moteurs électriques, des moteurs hydrauliques ou d'autres dispositifs d'entraînement motorisés. 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: La figure 1 est une vue en perspective de principe d'un dispositif conforme à l'invention, la figure 2 représente une variante du dispositif de la figure 1, la figure 3 est une représentation partielle schématique mettant en évidence un système élastique précontraint à l'intérieur d'une tringlerie de liaison, la figure 4 représente une vue en coupe latérale d'un système élastique prévu dans une tringlerie de liaison, la figure 5 est une vue en coupe de l'agencement de la figure 4, la coupe étant faite dans le plan V-V de la figure 4, et la figure 6 représente un arbre de commutation correspondant à l'art antérieur. Selon la figure 1, l'arbre de commutation 2, guidé en translation axiale et en pivotement dans le carter 10 d'une boîte de vitesses, sort de ce carter 10. Sur l'arbre de commutation 2 est fixé un levier de pivotement 12, qui comporte à son extrémité une broche de tourillonnement 14. Une autre broche de tourillonnement 16 est fixée sur l'arbre de commutation 2 par l'intermédiaire de moyens d'articulation, aussi près que possible de l'axe central de l'arbre de commutation ou directement sur celui-ci. Pour l'actionnement de l'axe de commutation 2, il es prévu deux organes de manoeuvre, agencés comme des moteurs électriques 18 et 20 et qui sont fixés directement sur le carter 10 de la boîte de vitesses. Chacun des moteurs électriques 18 ou 20 comporte un arbre de sortie 22 ou 24, qui forme la vis sans fin d'un mécanisme de démultiplication à vis sans fin et roue tangente, la roue tangente étant désignée par 26 ou 28. Les roues tangentes 26 et 28 sont montées, de même que les moteurs électriques, directement sur le carter 10 de la boîte de vitesses. A chaque roue tangente 26 ou 28 est relié de façon non tournante un levier excentrique 30 ou 32, à l'extrémité duquel est disposé une broche de tourillonnement 34 ou 36. Les broches de tourillonnement 14 et 34 sont reliées au moyen d'une tige d'articulation 38, qui est pourvue à ses extrémités de calottes sphériques 40 et 42, qui sont emboîtées sur les broches de tourillonnement 34 et 14. D'une manière tout à fait analogue, les broches de tourillonnement 16 et 36 sont reliées au moyen d'une tige d'articulation 44, qui est pourvue à ses extrémités de calottes sphériques 46 et 48 qui sont emboîtées sur les broches de tourillonnement 16 et 36. On peut comprendre immédiatement le mode de fonctionnement du dispositif décrit. Lors de l'enclenchement d'un des moteurs électriques 18 ou 20, la roue tangente associée 26 ou 28 est entraînée en rotation de sorte que la tige d'articulation respectivement associée 38 ou 44 est déplacée et que l'arbre de commutation 2 est entraîné en rotation dans le sens d'une opération de commutation ou bien en translation dans le sens d'une opération de sélection. Comme le montre la figure, la tige d'articulation 38 est orientée avantageusement à peu près tangentiellement à une enveloppe circonférencielle de l'arbre de commutation 2 tandis que la tige d'articulation 44 est orientée à peu près parallèlement à l'arbre de commutation 2. En faisant correspondre judicieusement les longueurs des tiges d'articulations 38ou 44, on obtient que la position angulaire de la tige d'articulation 38 soit modifiée, lors d'une translation de l'arbre de commutation 2 dans la direction de sélection, seulement de quelques degrés, par exemple de 5 à 30 , et que la position angulaire de la tige d'articulation 44 soit modifiée, lors d'un pivotement de de commutation l'arbre de commutation 2, également seulement de quelques degrés. Ainsi la position de service de l'arbre de commutation 2 lors de sa translation dans une direction de sélection reste pratiquement non modifiée, et inversement. Il est évident que l'effet de réaction entre la position de sélection et une modification de la position de commutation, et inversement, peut également être pris en considération au moyen d'un logiciel dans un appareil de commande qui assure la commande des moteurs électriques 18 ou 20. En fonction des impératifs de construction, l'ensemble du système peut être intégré dans le carter 10 de la boîte de vitesses ou bien il peut être installé ultérieurement d'une manière simple dans ce carter 10, de sorte qu'il est possible d'effectuer un équipement ultérieur peu coûteux de boîtes de vitesses classiques. Par ailleurs, il est possible de disposer les deux tiges en oblique par rapport à l'axe et de produire les mouvements nécessaires de rotation de l'arbre par des combinaisons appropriées des deux systèmes d'entraînement. D'une manière analogue, dans un autre exemple de mise en oeuvre, il est possible de produire un mouvement longitudinal de l'arbre par une combinaison appropriée des deux systèmes d'entraînement. La combinaison appropriée des deux systèmes d'entraînement peut être prise en considération au moyen d'un logiciel de commande dans l'appareil de commande. Le dispositif opère avec une grande sécurité de fonctionnement et avec peu de frottements et il est insensible dans une large mesure à des encrassements. La forme de réalisation de la figure 2 est en principe analogue à celle de la figure 1. Seuls les composants qui sont différents de ceux de la figure 1 ont été désignés par des références numériques. Ainsi la tige d'articulation 50, correspondant à la tige d'articulation 38 de la figure 1, est pourvue d'un système élastique 52, précontraint le cas échéant, et qui va être expliqué de façon plus détaillée à l'aide des figures 3 à 5. Dans un composant de retenue 54, formé de deux pièces en tôle poinçonnées et situées l'une sur l'autre, il est prévu un trou oblong 56, dans lequel un ressort hélicoïdal 58 est reçu, le cas échéant avec précontrainte. Extérieurement par rapport au trou oblong 56, il est prévu dans le composant de retenue deux trous allongés de butée 59 dans chacun desquels est engagé un téton de butée 60, qui est solidaire d'une autre pièce poinçonnée en tôle 61, qui est située en dessus du composant de retenue 54 et qui comporte un trou oblong 62 correspondant au trou oblong 56 (figure 4). Au-dessus du composant de retenue 54, il est prévu une autre pièce en tôle poinçonnée 64, non représentée sur la figure 3 et qui est pourvue d'un autre trou oblong 66 correspondant au trou oblong 56 et dans lequel pénètre également le ressort hélicoïdal 58. Le composant 64 est relié solidement au composant 61 ou bien forme une seule et même pièce avec lui. Le composant de retenue 54 est pourvu à une extrémité d'un palier d'articulation, qui remplit la fonction de la calotte sphérique 40 ou 42 (figure 1). Les composants 61 et 64 portent ensemble également un palier d'articulation qui remplit la fonction de la seconde calotte sphérique. Le fonctionnement du dispositif décrit est le suivant: la figure 4 montre la position de repos dans laquelle le ressort hélicoidal 58 s'appuie du côté frontal contre les bordures de tous les trous oblongs 56, 62 et 66; ainsi tous les composants sont mutuellement alignés de telle sorte que les tétons de butée 60 soient situés au milieu dans les trous de butée 59. Lorsqu'une traction est exercée sur la tige d'articulation 50 par l'intermédiaire des calottes sphériques 40 et 42 (figure 1), le composant 54 se déplace, en correspondance à la figure 4, vers la droite par rapport aux composants 61 et 64, de sorte que le ressort précontraint 58 (la précontrainte définit la force nécessaire pour le début du mouvement relatif) est comprimé et la translation est limitée par l'entrée en butée des tétons 60 contre les parois des trous de butée 59. D'une manière analogue, le ressort hélicoidal 58 est comprimé lorsque la tige d'articulation 50 est soumise à une force de poussée, la diminution de longueur de la tige d'articulation 50 étant à nouveau limitée par l'entrée en butée des tétons 670 contre les parois des trous de butée 59. Ainsi on crée de la manière décrite une tige d'articulation 50 qui peut se déformer à un degré déterminé aussitôt que les forces longitudinales agissant sur elle dépassent une grandeur prédéterminée. 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 de commutation d'une boîte de vitesses, déplaçable par pivotement autour d'un axe et par translation le long de cet axe, dispositif comportant un organe de manoeuvre en translation, qui est relié à l'arbre de commutation par l'intermédiaire d'un groupe d'éléments de liaison pour produire une translation de l'arbre de commutation, et un organe de manoeuvre en pivotement, qui est relié à l'arbre de commutation par l'intermédiaire d'un groupe d'éléments de liaison pour produire un pivotement de l'arbre de commutation, ce groupe d'éléments de liaison étant pourvu d'articulations et sollicitant un levier de pivotement, relié rigidement à l'arbre de commutation, les mouvements de translation et de pivotement étant désaccouplés l'un de l'autre au moins dans une large mesure, dispositif caractérisé en ce qu'au moins un des groupes d'éléments de liaison comporte une tige d'articulation dont une extrémité est reliée de façon articulée à l'organe de manoeuvre associé et dont l'autre extrémité est reliée de façon articulée à l'arbre de commutation. 2. Dispositif pour actionner un arbre de commutation d'une boîte de vitesses, déplaçable par pivotement autour d'un axe et par translation le long de cet axe, dispositif comportant un organe de manoeuvre en translation, qui est relié à l'arbre de commutation par l'intermédiaire d'un groupe de liaison pour produire une translation de l'arbre de commutation, et un organe de manoeuvre en pivotement, qui est relié à l'arbre de commutation par l'intermédiaire d'un groupe d'éléments de liaison pour produire un pivotement de l'arbre de commutation, ce groupe d'éléments de liaison étant pourvu d'articulations et sollicitant un levier de pivotement, relié rigidement à l'arbre de commutation, les mouvements de translation et de pivotement étant désaccouplés l'un de l'autre au moins dans une large mesure, dispositif caractérisé en ce que les groupes d'éléments de liaison comportent chacun une tige d'articulation, dont une extrémité est reliée de façon articulée à l'organe de manoeuvre associé et dont l'autre extrémité est reliée de façon articulée à l'arbre de commutation. 3. Dispositif selon une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que l'organe de manoeuvre en translation et l'organe de manoeuvre en pivotement comportent chacun un moteur électrique qui entraîne par l'intermédiaire d'un mécanisme de transmission un composant qui est relié de façon articulée à la tige d'articulation associée. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que le composant entraîné par l'organe de manoeuvre et relié de façon articulée à la tige d'articulation est relié rigidement à la roue tangente d'une transmission à vis sans fin et roue tangente. 5. Dispositif selon une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les articulations des tiges d'articulation sont des articulations à rotules. 6. Dispositif selon une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les longueurs des tiges d'articulation sont dimensionnées de telle sorte qu'une translation ou un pivotement de l'arbre de commutation ne produise que de petites modifications angulaires de la position de la tige d'articulation associée à l'organe de manoeuvre en pivotement ou à l'organe de manoeuvre en translation. 7. Dispositif selon une des revendications! à 6, caractérisé en ce qu'au moins une des tiges d'articulation est agencée de façon subir une déformation élastique dans ses deux directions longitudinales lors d'un dépassement d'une force prédéterminée. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que la tige d'articulation de structure élastique comporte une tringlerie opérant en traction/poussée. 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que la tringlerie opérant en traction/poussée comporte un composant de retenue pourvu d'un trou oblong, dans lequel est disposé avec précontrainte un ressort hélicoïdal, qui pénètre additionnellement dans un trou oblong, aligné avec le trou oblong du composant de retenue et qui est formé dans un composant associé à la tige d'articulation et mobile en translation par rapport au composant de retenue. 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que la possibilité de translation du composant associé à la tige d'articulation par rapport au composant de retenue est limitée par au moins un téton de butée, qui s'engage dans un trou de butée, pourvu d'une surcote correspondante, du composant associé à la tige d'articulation.