Brevet FR2796696A1 — publié le 20010126

La présente invention concerne un dispositif de commande interne de changement de vitesse pour boîte de vitesses mécanique d'un véhicule automobile. Elle se rapporte plus particulièrement à un dispositif de commande ou de pilotage interne du changement de vitesse du type désigné à barillet ou à cylindre à cames pour boîte de vitesses destiné à permettre le passage des vitesses de manière séquentielle, c'est-à-dire en montant chaque rapport dans leur ordre numérique ou en descendant les rapports de vitesses déjà engagés dans leur ordre numérique inverse. On connaît déjà un dispositif de commande interne à. barillet de changement de vitesses pour boîte de vitesses mécanique qui est constitué d'un cylindre ou tambour comportant une rampe pour chaque fourchette afin de déplacer alternativement dans le sens axial ces dernières. Chacune des fourchettes est montée coulissante sur un axe unique et coopère d'une part avec un organe d'actionnement d'un synchroniseur de marche avant destiné à engager le rapport désiré et d'autre part avec la rampe associée par l'intermédiaire d'un carré mâle qui reçoit une pièce de frottement en forme de cylindre venant s'inscrire dans la rampe. Le tambour est entraîné en rotation dans un sens ou dans l'autre par l'intermédiaire d'un moteur électrique fixé au carter de boîte de vitesses. L'invention a pour but de proposer un autre dispositif que celui décrit ci-dessus qui soit plus compacte et simple de réalisation et de fonctionnement. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de commande interne de changement de vitesse pour boîte de vitesses mécanique d'un véhicule automobile, constitué d'un cylindre solidaire d'un arbre de commande mis en rotation par des moyens d'entraînements, caractérisé en ce que ledit cylindre est muni d'une seule rampe ou rainure agencée sur son pourtour dans laquelle coulissent des doigts ou une forme complémentaire à la rampe qui sont solidaires respectivement d'un organe d'engagement d'au moins un rapport afin de déplacer alternativement et successivement dans le sens axial ces dernières qui coopèrent respectivement avec des organes d'actionnement d'un synchroniseur ou de crabots. Suivant quelques dispositions intéressantes de l'invention . - chacun des organes d'engagement d'au moins un rapport sont monté coaxialement coulissant sur l'arbre de commande portant le cylindre, - les doigts de commande des organes d'engagements sont répartis angulairement autour du cylindre de manière à assurer que les fourchettes soient à tout moment positionnées soit en position point mort ou enclenchées sur un rapport unique, - la rampe est réalisée sur le cylindre de telle sorte que l'angle a formé entre une droite perpendiculaire à l'arbre de commande et une tangente passant par le rayon de courbure de la rampe forme un angle compris entre 20 et 64 degrés, de préférence un angle inférieur à 45 degrés, - les moyens d'entraînements en rotation de l'arbre de commande sont constitués d'un moteur électrique du type pas à pas qui engrène avec un pignon solidaire de l'arbre de commande, - le cylindre est constitué de deux parties distinctes et séparables formant une fois assemblées une rainure aux flancs parallèles, - l'une des parties constituant le cylindre est pourvu d'un ergot qui est destiné à coopérer en position d'assemblage avec une rainure réalisée sur l'autre partie, - le cylindre est pourvu d'une rampe saillant du -diamètre de ce dernier et agencé sur le pourtour du cylindre, - les doigts`' de chacun des organes d'engagement > Sont--,',_'_, d'une pièce présentant la forme .générale d'un U dont les branches sont ... arrondies dans leur partie interne, - le cylindre est réalisé soit par frittage, soit par moulage. Les caractéristiques de l'invention mentionnées ci-dessus, ainsi que d'autres, apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante d'un exemple de réalisation, en se référant aux dessins annexés sur lesquels - la figure 1: . est une vue partielle du dispositif de"comtriândë interne de changement de vitesse pour une boite de vitesses selon la présente invention, - la figure 2 est une vue similaire à la figure 1 selon une variante de réalisation du dispositif de la présente invention, - la figure 3 est une vue partielle en coupe selon III-III de la figure 2, et - la figure 4 est une vue en perspective d'une variante de réalisation du cylindre du dispositif de commande selon l'invention. On a représenté à la figure 1, l'axe géométrique, désigné par la référence générale 1, d'un des arbres primaire ou secondaire d'une boite- de vitesses mécanique sur lequel sont montés des organes d'actionnement S1, S2 et S3 d'un synchroniseur ou de crabots de marche avant et/ou de marche arrière. Dans notre mode de réalisation, l'arbre secondaire est pourvu de trois organes d'actionnement S1, S2 et S3 d'un synchroniseur ou de crabots correspondant respectivement en considérant la figure et de gauche à droite, au synchroniseur du rapport de la première P1 et seconde P2 vitesse, du rapport de troisième P3 et de quatrième P4 vitesse et du rapport de cinquième P5 et de marche arrière P.ar. Chacun de ces trois organes d'actionnement S1, S2 et S3 d'un synchroniseur est associé à un organe d'engagement d'un rapport ou fourchette, désigné respectivement Fl, F2 et F3, qui est apte à se déplacer dans un sens axial, représenté par la flèche A, sur un arbre parallèle 2 et déporté par rapport à l'arbre primaire. Le déplacement suivant le sens axial des organes d'engagement Fl, F2 et F3 d'un rapport est réalisé par l'intermédiaire d'un dispositif interne 3 du type à cylindre ou barillet 4 sur lequel est agencée une rampe 5. Selon la présente invention, ce dispositif interne 3 de commande de changement de rapport de vitesse est solidaire de l'arbre 2 qui porte les organes d'engagement F1, F2 et F3 des rapports, désigné dans la suite de la description arbre de commande 2. Comme visible sur la figure 1, chacun des organes d'engagement Fi, F2 et F3 des rapports est monté coaxialement coulissant sur l'arbre de commande 2. Comme mentionné ci-dessus, le déplacement dans le sens axial sur l'arbre de commande 2 de chacun des organes d'engagement F1, F2 et F3 des rapports est réalisé par l'intermédiaire du dispositif interne 3 qui comporte un cylindre ou barillet 4, porté par l'arbre de commande 2, sur lequel est aménagée une seule rampe 5 ou rainure agencée sur le pourtour du cylindre 4 dans laquelle coulisse des doigts 6 ou une forme complémentaire à la rampe qui sont solidaires respectivement de chacun des organes d'engagement F1, F2 et F3. La rotation du cylindre 4 commande ainsi successivement en translation les fourchettes. Les doigts de commande 6 des organes d'engagements ou fourchettes F1, F2, F3 sont répartis angulairement autour du cylindre 4 de manière à assurer que les fourchettes soient à tout moment positionnées soit en position point mort ou enclenchées sur un rapport unique. La rampe 5 est réalisée sur le cylindre 4 de telle sorte que l'angle a formé entre une droite D1 perpendiculaire à l'arbre de commande 2 et la tangente T passant par le rayon de courbure de la rampe forme un angle compris entre 20 et 64 degrés, de préférence un angle inférieur à 45 degrés afin d'assurer un bon rendement de la liaison avec le doigt et ne pas générer d'effort de rotation de la fourchette important. L'arbre de commande 2 est monté en rotation dans le carter de la boîte de vitesses désigné par la référence générale 7 et est muni à l'une de ses extrémités libres d'un moyen d'entraînement en rotation. Ce moyen d'entraînement en rotation est constitué d'un pignon 8 solidaire de l'arbre de commande 2 qui engrène, par exemple, avec une cascade de pignon non représentée, reliée à un moteur électrique du type pas à pas,- également non représenté. Ce moteur électrique est avantageusement fixé au carter 7 de boîte de vitesses. Selon une variante de réalisation, ce moteur électrique peut étre remplacé par un moyen mécanique du type à cliquet bien connu de l'homme du métier. Le fonctionnement du dispositif de la présente invention découle de la description ci- dessus. En effet, on comprend que lors de la mise en rotation de l'arbre de commande 2 par le moteur électrique ceci entraîne en rotation le cylindre 4 et par voie de conséquence le déplacement axial d'un des organes d'engagement F1 ou F2 ou F3 d'un rapport par l'intermédiaire de la coopération de la rampe 5 ou rainure avec l'un des doigts 6 solidaire des fourchettes. Le déplacement de la fourchette entraîne préalablement la mise en friction des éléments de l'organe de synchronisation S1 ou S2 ou S3 puis le passage du rapport. Avantageusement, on notera qu'un tour complet de rotation du barillet 4 permet de commander successivement en translation tous les organes d'engagement Fl, F2 et F3 des rapports et donc d'engager successivement tous les rapports dans leur ordre numérique à savoir du point mort au rapport P1, P2, P3, P4 et P5 ou du point mort au rapport P.ar. Ainsi, les fourchettes sont à tout moment positionnées soit en position point mort, tel que représenté sur la figure 1, ou enclenchées sur un rapport unique. Un tel agencement du dispositif assure qu'un seul rapport sera engagé à la fois. On a représenté à la figure 4, une représentation à plus grande échelle et en perspective d'un cylindre ou barillet 4 qui est constitué de deux parties distinctes et séparables, désignées par les références générales 40 et 41. Chacune des parties 40 et 41 est réalisée par exemple par moulage ou frittage et est munie d'un orifice central 42 destiné à recevoir l'arbre de commande 2. Les deux parties 41 et 42 sont accouplées l'une à l'autre par le mécanisme d'un jeu de forme complémentaire, par exemple partie femelle 41 et partie mâle 40, comme visible sur la figure 4. Afin d'assurer le parallélisme et l'égalité des distances entre les deux parties sur leur pourtour, un indexage angulaire de l'une des parties par rapport à l'autre est réalisé par l'intermédiaire d'au moins un ergot 30 solidaire de l'une de la partie femelle destiné à s'engager dans une rainure 31 longitudinale réalisée sur la partie male. Les parties 40 et 41 forment une fois assemblées une rainure 5 aux flancs parallèles on a représenté à la figure 3, une variante de réalisation du dispositif selon la présente invention. Afin de faciliter la compréhension et la description les pièces identiques portent les mêmes références numériques. Dans cette variante de réalisation, le cylindre 4 est pourvue d'une rampe 50 qui fait saillie par rapport au diamètre du cylindre 4 sur 1ë pourtour de ce dernier. Les doigts 60 de chacun des organes d'engagement sont alors constitués d'une pièce 61 présentant la forme générale d' un- U . dont les branches sont arrondies dans leu r@ - partie interne, comme visible à la` figure 73 ';-@àfin d'assurer un contact permanent avec la rampe 50 en position de fonctionnement. On notera que de manière avantageuse, la rampe peut être obtenue aisément soit par moulage soit par frittage. Dans ce dernier cas, la pièce 61 formant doigt est réalisé également en fritté et est rapporté sur la fourchette afin de garantir un bon rendement de la liaison. Le fonctionnement est identique à celui décrit ci-dessus. On comprend à la. lecture de la description ci-dessus que la présente invention permet par rapport à l'art antérieur d'avoir un bon rendement mécanique par le nombre de pièces réduit, d'être également compacte et simple à réaliser: Bien que l'invention ait été décrite en liaison avec un mode de réalisation particulier elle comprend tous les équivalents techniques des moyens décrits. REVENDICATIONS 1. Dispositif de commande interne de changement de vitesse pour boîte de vitesses mécanique d'un véhicule automobile, constitué d'un cylindre (4) solidaire d'un arbre de commande (2) mis en rotation par des moyens d'entraînements (8), caractérisé en ce que ledit cylindre (4) est muni d'une seule rampe (5) ou rainure agencée sur son pourtour dans laquelle coulissent des doigts (6) ou une forme complémentaire à la rampe (5) qui sont solidaires respectivement d'un organe d'engagement (F1, F2 et F3) d'au moins un rapport afin de déplacer alternativement et successivement dans le sens axial (Flèche A) ces dernières qui coopèrent respectivement avec des organes d'actionnement d'un synchroniseur (S1 ;S2 ; S3). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que chacun des organes d'engagement d'au moins un rapport est monté coaxialement coulissant sur l'arbre de commande (2) portant le cylindre (4). 3. Dispositif selon l'un des revendications précédentes, caractérisé en ce que les doigts de commande (6) des organes d'engagements (F1, F2, F3) sont répartis angulairement autour du cylindre (4) de manière à assurer que les fourchettes soient à tout moment positionnées soit en position point mort ou enclenchées sur un rapport unique. 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la rampe (5) est réalisée sur le cylindre (4) de telle sorte que l'angle a formé entre une droite (D1) perpendiculaire à l'arbre de commande (2) et une tangente (T) passant par le rayon de courbure de la rampe (5) forme un angle compris entre 20 et 64 degrés, de préférence un angle inférieur à 45 degrés. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens d'entraînement en rotation de l'arbre de commande est constitué d'un moteur électrique du type pas à pas qui engrène avec un pignon (8) solidaire de l'arbre de commande (2). 6. Dispositif. selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le cylindre (4) est constitué de deux parties distinctes et séparables (40, 41) formant une fois assemblées une rainure (5) aux flancs parallèles. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'une des parties constituant le cylindre (4) est pourvu d'un ergot (30) qui est destiné à coopérer en position d'assemblage avec une rainure (31) réalisée sur l'autre partie. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le cylindre (4) est pourvu d'une rampe (50) saillant du diamètre de ce dernier et agencé sur le pourtour du cylindre (4). 9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que les doigts (60) de chacun des organes d'engagement (F1, F2, F3) sont constitués d'une pièce (61) présentant la forme générale d'un U H dont les branches sont arrondies dans leur partie interne. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le cylindre (4) est réalisé par frittage ou par moulage.