Brevet FR2772863A1 — publié le 19990625

Les boîtes de vitesses automatisées, constituées d'une boîte de vitesses conventionnelle conçue initialement pour une commande manuelle, mais commandée au moyen d'actionneurs et reliée par l'intermédiaire d'un embrayage automatisé au moteur d'entraînement d'un véhicule automobile, gagnent de plus en plus en importance. Elles sont meilleur marché que les boîtes automatiques pourvues d'un convertisseur hydrodynamique et utilisant des trains planétaires et ont un meilleur rendement. Le but de l'invention est de créer un dispositif de commande, pour une boîte de vitesses automatisée, qui permette d'obtenir un haut degré de sûreté fonctionnelle et puisse se contenter d'actionneurs simples. Partant d'un dispositif de commande pour une boîte de vitesses automatisée, possédant une grille de guidage ou coulisse de changement de vitesse, présentant une rainure de sélection et une pluralité de rainures d'enclenchement (ou de dégagement/engagement de vitesses) s'étendant à peu près à angle droit par rapport à elle, on obtient ce résultat par le fait que le dispositif de commande comprend au moins trois rainures d'enclenchement, un axe de changement de vitesse, auquel est relié rigidement un doigt de butée s'étendant à travers la coulisse, un actionneur de sélection pour mouvoir l'axe de changement de vitesse dans la direction de sélection, un actionneur d'enclenchement pour mouvoir l'axe de changement de vitesse dans la direction d'enclenchement et un dispositif de blocage pour bloquer la mobilité du doigt de butée le long de la rainure de sélection, de manière à permettre le passage d'une rainure d'enclenchement à une rainure d'enclenchement voisine, de même que, à l'intérieur de chaque rainure d'enclenchement, le dégagement/engagement d'une vitesse pendant que l'axe de changement de vitesse est précontraint dans une direction par l'actionneur de sélection. Le dispositif de commande selon l'invention procure une limitation de la mobilité de l'axe de changement de vitesse, de manière que, malgré la présence d'au moins trois rainures d'enclenchement, il soit possible d'employer un actionneur de sélection fonctionnant sans échelonnement, dont l'actionnement en deux directions opposées est réversible et dont l'amplitude de mouvement est définie non pas par une commande échelonnée coûteuse, mais par le blocage de la poursuite du mouvement de l'axe de changement de vitesse au moyen du dispositif de blocage ou à la fin de la rainure de sélection. La structure fondamentale du dispositif de blocage - prévu dans le dispositif de commande - est caractérisée par le fait que ce dispositif comporte au moins un élément de blocage poussé élastiquement à une position de repos et mobile parallèlement à la rainure de sélection entre deux butées, élément de blocage qui est entraîné par le doigt de butée lorsque celui-ci est déplacé le long de la rainure de sélection et qui, dans une des positions en butée, bloque la mobilité du doigt de butée dans l'une des rainures d'enclenchement extrêmes, le dispositif de commande comportant en outre un dispositif de verrouillage permettant de bloquer la mobilité d'un élément de blocage ou la mobilité axiale de l'axe de changement de vitesse. Un mode de réalisation du dispositif de commande avec trois rainures d'enclenchement est caractérisé en ce que la coulisse présente trois rainures d'enclenchement, que l'élément de blocage dans sa position de repos se trouve entre la première et la deuxième rainure d'enclenchement, libère, dans sa position extrême dirigée vers la première rainure d'enclenchement, le chemin pour un mouvement du doigt de butée dans la première rainure d'enclenchement et bloque, dans l'autre position extrême, le chemin pour un mouvement du doigt de butée dans la troisième rainure d'enclenchement, et que le dispositif de verrouillage permet de bloquer la mobilité du doigt de butée de la deuxième à la première rainure d'enclenchement. Selon une exécution économique du dispositif de verrouillage, celui-ci comporte un composant relié à l'axe de changement de vitesse. Un mode de réalisation du dispositif de commande avec quatre rainures d'enclenchement est caractérisé en ce que la coulisse présente quatre rainures d'enclenchement, que deux éléments de blocage sont prévus, éléments qui sont élastiquement précontraints pour s'appliquer l'un contre l'autre dans une position de repos, le premier élément de blocage se trouvant en position de repos entre la première et la deuxième rainure d'enclenchement et le second élément de blocage se trouvant en position de repos entre la deuxième et la troisième rainure d'enclenchement, que le premier élément de blocage permet la mobilité du doigt de butée dans la première rainure d'enclenchement lorsque cet élément est appliqué contre la butée dirigée vers la première rainure d'enclenchement, et le second élément de blocage permet la mobilité du doigt de butée dans la quatrième rainure d'enclenchement lorsque cet élément est appliqué contre la butée dirigée vers la quatrième rainure d'enclenchement, et que la position de repos du premier élément de blocage est verrouillable par le dispositif de verrouillage. On peut obtenir un actionnement particulièrement simple du dispositif de verrouillage lorsque celui-ci comporte un verrou déplaçable au moyen d'un électroaimant. Selon un mode de réalisation particulièrement simple de l'actionneur pour le mouvement de sélection de l'axe de changement de vitesse, cet actionneur comporte un ressort qui précontraint l'axe de changement de vitesse en direction de la première rainure d'enclenchement, ainsi qu'une source de dépression au moyen de laquelle l'axe de changement de vitesse est déplaçable à l'encontre de la force du ressort. D'autres caractéristiques, détails et avantages de l'invention ressortiront plus clairement de la description qui va suivre d'exemples de réalisation non limitatifs, ainsi que des dessins schématiques annexés, sur lesquels - la Figure 1 représente une grille de guidage ou coulisse à trois rainures d'enclenchement pour la commande d'une boîte de vitesses; - la Figure 2 est une vue de dessus d'éléments d'un dispositif de blocage prévu dans un dispositif de commande selon l'invention à trois rainures d'enclenchement d'une boîte de vitesses; - la Figure 3 est une vue de côté du dispositif de blocage selon la Figure 1, montrant également d'autres éléments du dispositif de commande; - la Figure 4 représente une coulisse à quatre rainures d'enclenchement d'un dispositif de commande de boîte de vitesses selon l'invention ; - la Figure 5 est une vue de dessus d'un dispositif de blocage prévu dans un dispositif de commande selon l'invention à quatre rainures d'enclenchement; et - la Figure 6 est une vue de côté du dispositif selon la Figure 5. Selon la Figure 1, une coulisse de changement de vitesse d'une boîte de vitesses présente trois rainures d'enclenchement (ou de dégagement/engagement de vitesses) avec, respectivement, la 1re et la 2e vitesse ; les 3e et 4e vitesses ; et la 5e et la marche arrière AR. Les trois rainures d'enclenchement sont reliées entre elles par une rainure de sélection W. Dans le cas d'une boîte de vitesses conventionnelle à commande manuelle, une telle coulisse détermine la mobilité du levier de changement de vitesse ; s'il s'agit d'une boîte de vitesses automatisée, comme c'est le cas ici, la coulisse détermine la mobilité d'un doigt de butée disposé rigidement sur un axe de changement de vitesse. La Figure 2 montre la coulisse formée par un évidement dans une plaque de base 2. Au-dessus de cette plaque, se trouve, entre deux butoirs 4 et 6, une tige glissière 8 sur laquelle peut coulisser, entre deux ressorts 10 et 12, un élément de blocage 14. Ce dernier porte une saillie 16 qui se termine directement au-dessus de la plaque de base 2, possède à peu près la largeur de la rainure de sélection et est déplaçable le long de cette rainure. Un axe 18 de changement de vitesse est monté rotatif et axialement coulissant sur un carter au-dessous de la plaque de base 2. Un doigt de butée 20 est fixé rigidement à l'axe 18, fait saillie dans la coulisse et détermine la mobilité de l'axe 18. Un actionneur de sélection 22 et un actionneur d'enclenchement 24 sont prévus pour mouvoir l'axe de changement de vitesse 18, lequel coopère de manière en elle-même connue avec une boîte de vitesses non représentée. L'actionneur de sélection 22 comporte un cylindre 26 dans lequel est disposé un piston 28 solidaire d'une extrémité de l'axe 18. Le piston 28 est précontraint, vers la gauche selon la Figure 3, par un ressort 30. A travers une soupape 34, actionnée par un appareil de pilotage, et à travers une canalisation 32, une dépression est applicable à l'intérieur du cylindre 26 pour surmonter la force du ressort 30 et provoquer le déplacement vers la droite du piston 28 ensemble avec l'axe 18. Pour tourner ou incliner l'axe de changement de vitesse 18, on a prévu un actionneur de sélection 24 qui s'engage par une cheville 38, déplaçable perpendiculairement au plan du dessin, dans une fourche 40 fixée sur l'axe 18. Pour mouvoir la cheville 38, on a prévu, par exemple, un cylindre ou vérin 42 à double effet qui, à sa position de repos, confère à l'axe 18 une position angulaire telle que le doigt de butée 20 se trouve dans la rainure de sélection, tandis que, dans les deux positions extrêmes du piston prévu dans le cylindre 42, le doigt 20 occupe les positions extrêmes dans les rainures d'enclenchement. Sur l'axe 18 est formé en outre un collet 46 dont la mobilité est blocable - d'une manière décrite par la suite - au moyen d'un verrou 48 manoeuvré par un électroaimant 50. Le dispositif de commande qui vient d'être décrit fonctionne comme suit. Il est supposé que le dispositif de commande occupe la position représentée, dans laquelle l'élément de blocage 14 est à sa position de repos avec sa saillie 16 au-dessus de la rainure de sélection, exactement entre la première rainure d'enclenchement (1re et 2e vitesse) et la deuxième rainure d'enclenchement (3e et 4e vitesse). Le cylindre 26 est exempt de dépression, de sorte que le piston 28 est précontraint vers la gauche par le ressort 30 et que le doigt de butée 20 est appliqué contre l'extrémité gauche de la coulisse. La 1re et la 2e peuvent être enclenchées, dans cette situation, au moyen de l'actionneur d'enclenchement 24. S'il faut passer à la deuxième rainure d'enclenchement, une dépression est appliquée au cylindre 26, de sorte que l'axe 18 est déplacé vers la droite et que le doigt 20, lors de son mouvement le long de la rainure de sélection, entraîne la saillie 16 vers la droite et parvient dans la deuxième rainure d'enclenchement. La poursuite du déplacement de la saillie 16 vers la droite selon les Figures - au-delà de la deuxième rainure d'enclenchement, n'est pas possible parce que l'élément 14 bloque un tel mouvement dès qu'il est pressé contre le butoir droit 6. En cas d'engagement de la 3e ou de la 4e, le doigt 20 libère la saillie 16, de sorte que l'élément de blocage 14 retourne à sa position de repos. Une fois la vitesse enclenchée, l'électroaimant 50 avance le verrou 48 en direction de l'axe 18 et la dépression appliquée au cylindre 26 est supprimée, de sorte que le verrou 48 vient se placer derrière le côté gauche du collet 46 et que le ressort 30 ne peut plus déplacer l'axe 18 davantage vers la gauche. Des passages entre les 3e et 4e vitesses sont ainsi possibles alors que l'axe 18 est précontraint vers la gauche. Pour passer dans la troisième rainure d'enclenchement, une dépression est appliquée de nouveau au cylindre 26, de sorte que le doigt de butée 20 se déplace le long de la rainure de sélection dans la troisième rainure d'enclenchement, dans laquelle la 5e et la marche arrière AR peuvent être enclenchées, pendant qu'une dépression est appliquée au cylindre 26. L'engagement de la marche arrière peut être bloqué et libéré par des sûretés supplémentaires, non représentées. S'il faut revenir dans la deuxième rainure d'enclenchement, la dépression dans le cylindre 26 est supprimée, de sorte que l'axe 18 est déplacé vers la gauche jusqu'à ce que le collet 46 vienne de nouveau buter contre le verrou 48. S'il faut rétrograder et passer pour cela de la deuxième à la première rainure d'enclenchement, le verrou 48 est rétracté, ce qui s'effectue avantageusement alors qu'une vitesse est enclenchée (le verrou 48 n'est plus soumis à ce moment à une force latérale en raison du guidage du doigt de butée 20 dans la coulisse), après quoi le doigt 20 peut déplacer l'élément de blocage 14 vers la gauche dans la rainure de sélection pour l'appliquer contre le butoir gauche 4. De là, le doigt 20 est déplaçable par rotation de l'axe 18 dans la première rainure d'enclenchement. Le dispositif décrit permet par conséquent des manoeuvres très sûres à l'aide d'actionneurs de construction simple et ne demandant que des moyens réduits pour la commande. En référence aux Figures 4 à 6, on décrira maintenant plus en détail un autre mode de réalisation d'un dispositif de commande selon l'invention pour une boîte de vitesses, dispositif qui présente quatre rainures d'enclenchement (AR; lyre, 2e; 3e, 4e ; 5e, 6e) et une rainure de sélection W (Figure 4). Pour des composants identiques ou ayant la même fonction que des composants selon le mode de réalisation montré sur les Figures 1 à 3, on a utilisé les mêmes références, de sorte qu'on décrira seulement plus en détail les différences. Sur la tige glissière 8 sont guidés, entre les ressorts 10 et 12, deux éléments de blocage 60 et 62 dont les saillies 64 et 66 se trouvent audessus de la rainure de sélection W (Figure 4), respectivement entre la première rainure d'enclenchement (AR) et la deuxième rainure d'enclenchement (1re, 2e) et entre la deuxième et la troisième rainure d'enclenchement (3e, 4e). Les saillies 64 et 66 des éléments de blocage 60 et 62, lesquels sont poussés l'un contre l'autre par les ressorts 10 et 12, reçoivent entre elles, à la position de repos, le doigt de butée 20 porté par l'axe de changement de vitesse 18. Le dispositif de blocage constitué dans le mode de réalisation selon les Figures 1 à 3 par l'électroaimant 50, le verrou 48 et le collet 46 est formé également, dans le mode de réalisation selon les Figures 4 à 6, par l'électroaimant 50 et le verrou 48, mais ce dernier coopère ici avec un oeil d'arrêt 68 formé sur une tringle 70 montée coulissante dans un carter et fixée à l'élément de blocage 60. Le fonctionnement du dispositif de commande selon les Figures 4 à 6 (les actionneurs de l'axe de changement de vitesse 18 ne sont pas représentés) est décrit ci-après. A la position montrée, le verrou 48 est engagé dans l'oeil d'arrêt 68 et fixe ainsi l'élément de blocage gauche 60 entre la première et la deuxième rainure d'enclenchement. Le passage à la première rainure, c'està-dire l'engagement de la marche arrière, est exclu. Pour enclencher la marche arrière, le verrou 48 est extrait de l'oeil d'arrêt 68 par la désexcitation de l'électroaimant 50, ce qui s'effectue avantageusement alors que la première ou la deuxième vitesse est encore enclenchée, de sorte que le verrou 48 n'est pas soumis à une force latérale puisque le doigt de butée 20 s'appuie dans la première rainure d'enclenchement. Lorsque l'actionneur d'enclenchement - non représenté - n'est plus actionné, le doigt 20 retourne dans la rainure de sélection et entraîne l'élément de blocage 60 vers la gauche lorsque l'axe 18 est déplacé vers la gauche par l'actionneur de sélection, non représenté. A la fin de ce mouvement, l'élément de blocage 60 vient en butée contre le butoir 4 et l'engagement de la marche arrière est rendu possible. Après l'enclenchement de la marche arrière, le ressort 10 ramène l'élément de blocage 60 à la position de repos. S'il faut passer de la première à la deuxième rainure d'enclenchement, les deux éléments de blocage 60 et 62 sont déplacés vers la droite par le doigt 20, appliqué à présent contre le côté gauche de la saillie 64, avec le résultat que l'élément 62 vient buter contre le butoir droit 6 et que la mobilité du doigt 20 au-delà de la deuxième rainure d'enclenchement vers la droite est bloquée. En cas d'engagement de la 1re ou la 2e, les éléments de blocage sont libérés et ramenés à leur position de repos par le ressort droit 12. L'oeil 68 est de nouveau immobilisé par le verrou 48, de sorte qu'une manoeuvre entre la 1re et la 2e s'effectue le long de l'élément 60 bloqué. Le passage dans la troisième rainure d'enclenchement, pour engager un rapport supérieur, s'effectue de nouveau avec blocage de la quatrième rainure par l'élément 62, poussé en butée contre le butoir droit 6 lors de la sélection. Si la 3e ou la 4e est engagée, l'élément 62 est repoussé par le ressort 12 pour venir bloquer la deuxième rainure d'enclenchement. Des manoeuvres sont maintenant possibles entre la 3e et la 4e et ces manoeuvres s'effectuent le long de l'élément 62, lequel est empêché de se déplacer davantage vers la gauche par l'immobilisation de l'oeil 68. Pour le passage à la quatrième rainure, l'axe 18 est précontraint vers la droite, ce qui produit le passage dans la quatrième rainure de déclenchement et permet des manoeuvres d'enclenchement pendant que le doigt 20 s'appuie sur le bord droit de cette rainure. Pour passer de la quatrième à la troisième rainure d'enclenchement, l'axe 18 est déplacé vers la gauche selon les Figures. Pour revenir dans la première rainure, l'oeil 68 est libéré par le verrou 48, de sorte que, lors du passage à la première rainure, les deux éléments de blocage 60 et 62 sont déplacés vers la gauche et que, après l'engagement de la 1re ou la 2e, la position de départ illustrée est de nouveau reprise, avec pénétration du verrou 48 dans l'oeil 68, de sorte que des manoeuvres entre la îre et la 2e s'effectuent le long de l'élément 60 pendant que l'axe 18 est précontraint vers la gauche. Le dispositif de commande selon les Figures 4 à 6 est donc utilisable aussi avec un actionneur de sélection fonctionnant sans échelonnement et conférant à l'axe de changement de vitesse une précontrainte au choix dans l'une ou l'autre direction. Il va de soi que le dispositif de commande est modifiable de multiples façons. Le dispositif de blocage peut être de type hydraulique. L'actionneur de sélection peut utiliser une surpression ou fonctionner à l'aide de deux ressorts dont l'un ou l'autre est activé sélectivement. En prévoyant plusieurs éléments de blocage et un dispositif de blocage coopérant avec l'axe de changement de vitesse et/ou les éléments de blocage, il devient possible aussi d'employer des coulisses présentant plus de quatre rainures d'enclenchement. Les revendications déposées conjointement avec la demande sont des propositions de formulation sans préjudice pour l'obtention d'une protection plus étendue. La demanderesse se réserve la possibilité de revendiquer encore d'autres caractéristiques, jusqu'à présent divulguées seulement dans la description et/ou sur les dessins. Les revendications dépendantes se rapportent au développement de l'objet de la revendication principale par les caractéristiques de la revendication dépendante concernée ; elles ne doivent pas être comprises comme une renonciation à l'obtention d'une protection autonome de l'objet des caractéristiques des revendications dépendantes en question. Les objets de ces revendications dépendantes forment cependant aussi des inventions autonomes dont la réalisation est indépendante des objets des précédentes revendications dépendantes. L'invention n'est pas non plus limitée aux exemples de réalisation de la description. De nombreux changements et de nombreuses modifications sont au contraire possibles dans le cadre de l'invention. Il s'agit en particulier de variantes, éléments et combinaisons et/ou matériaux qui, par exemple par combinaison ou changement de différentes caractéristiques ou de différents éléments ou étapes de procédés décrits en liaison avec la description générale, les modes de réalisation ainsi que les revendications et contenus dans les dessins, ont une valeur inventive et peuvent conduire, par des caractéristiques susceptibles d'être combinées, à un nouvel objet ou à de nouvelles étapes de procédés ou de suites d'étapes de procédés, y compris dans la mesure où ils ou elles concernent des procédés de fabrication, de contrôle et de fonctionnement. TIN 1. Dispositif de commande pour une boîte de vitesses automatisée, possédant une grille de guidage ou coulisse de changement de vitesse, présentant une rainure de sélection et une pluralité de rainures d'enclenchement (ou de dégagement/engagement de vitesses) s'étendant à peu près à angle droit par rapport à elle, caractérisé en ce qu'il comprend au moins trois rainures d'enclenchement, un axe de changement de vitesse, auquel est relié rigidement un doigt de butée s'étendant à travers la coulisse, un actionneur de sélection pour mouvoir l'axe de changement de vitesse dans la direction de sélection, un actionneur d'enclenchement pour mouvoir l'axe de changement de vitesse dans la direction d'enclenchement et un dispositif de blocage pour bloquer la mobilité du doigt de butée le long de la rainure de sélection, de manière à permettre le passage d'une rainure d'enclenchement à une rainure d'enclenchement voisine, de même que, à l'intérieur de chaque rainure d'enclenchement, le dégagement/ engagement d'une vitesse pendant que l'axe de changement de vitesse est précontraint dans une direction par l'actionneur de sélection. 2. Dispositif de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de blocage comporte au moins un élément de blocage poussé élastiquement à une position de repos et mobile parallèlement à la rainure de sélection entre deux butées, élément de blocage qui est entraîné par le doigt de butée lorsque celui-ci est déplacé le long de la rainure de sélection et qui, dans une des positions en butée, bloque la mobilité du doigt de butée dans l'une des rainures d'enclenchement extrêmes, et le dispositif de commande comportant en outre un dispositif de verrouillage permettant de bloquer la mobilité d'un élément de blocage ou la mobilité axiale de l'axe de changement de vitesse. 3. Dispositif de commande selon la revendication 2, caractérisé en ce que la coulisse présente trois rainures d'enclenchement, que l'élément de blocage dans sa position de repos se trouve entre la première et la deuxième rainure d'enclenchement, libère, dans sa position extrême dirigée vers la première rainure d'enclenchement, le chemin pour un mouvement du doigt de butée dans la première rainure d'enclenchement et bloque, dans l'autre position extrême, le chemin pour un mouvement du doigt de butée dans la troisième rainure d'enclenchement, et que le dispositif de verrouillage permet de bloquer la mobilité du doigt de butée de la deuxième à la première rainure d'enclenchement. 4. Dispositif de commande selon la revendication 3, caractérisé en ce que le dispositif de verrouillage comporte un composant relié à l'axe de changement de vitesse. 5. Dispositif de commande de commande selon la revendication 2, caractérisé en ce que la coulisse présente quatre rainures d'enclenchement, que deux éléments de blocage sont prévus, éléments qui sont élastiquement précontraints pour s'appliquer l'un contre l'autre dans une position de repos, le premier élément de blocage se trouvant en position de repos entre la première et la deuxième rainure d'enclenchement et le second élément de blocage se trouvant en position de repos entre la deuxième et la troisième rainure d'enclenchement, que le premier élément de blocage permet la mobilité du doigt de butée dans la première rainure d'enclenchement lorsque cet élément est appliqué contre la butée dirigée vers la première rainure d'enclenchement, et le second élément de blocage permet la mobilité du doigt de butée dans la quatrième rainure d'enclenchement lorsque cet élément est appliqué contre la butée dirigée vers la quatrième rainure d'enclenchement, et que la position de repos du premier élément de blocage est verrouillable par le dispositif de verrouillage. 6. Dispositif de commande selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le dispositif de verrouillage comporte un verrou déplaçable par un électroaimant 7. Dispositif de commande selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'actionneur de sélection comporte un ressort qui précontraint l'axe de changement de vitesse en direction de la première rainure d'enclenchement, ainsi qu'une source de dépression au moyen de laquelle l'axe de changement de vitesse est déplaçable à l'encontre de la force du ressort.