Brevet FR2796697A1 — 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 de10 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 ces20 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 rampe25 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 moteur30 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. 2 2796697 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 cylindre5 solidaire d'un arbre de commande mis en rotation par des moyens d'entraînements, caractérisé en ce que le cylindre est muni d'une rampe et d'une douille montée coaxialement coulissant sur ledit cylindre par l'intermédiaire d'un pion solidaire10 de la douille qui coopère avec la rainure et en ce que la douille comporte sur sa périphérie extérieure des moyens de sélection des différents organes d'engagement d'un rapport, les moyens de sélections étant mus en rotation15 par un train d'engrenage qui est relié aux moyens d'entraînements. Suivant quelques dispositions intéressantes de l'invention: - chacun des organes d'engagement d'au moins un rapport est monté coaxialement coulissant sur l'arbre de commande portant le cylindre, - les doigts de commande des organes d'engagements sont répartis angulairement autour de la douille de manière à assurer que les25 fourchettes soient à tout moment positionnées soit en position point mort ou enclenchées sur un rapport unique, - les moyens de sélection sont constitués de deux ergots espacés l'un de l'autre et agencés dans un même plan longitudinal, - selon une variante, les moyens de sélection sont constitués d'un unique ergot apte à s'engager successivement dans une pièce en forme de " U " qui est solidaire respectivement d'un 3 2796697 organe d'engagement d'un rapport, - la douille est pourvue sur sa périphérie d'un secteur angulaire muni de dents d'engrenage qui sont destinés à engrener avec un pignon5 solidaire d'un arbre intermédiaire parallèle à l'arbre de commande, le secteur angulaire le pignon formant un premier train d'engrenage, - l'arbre de commande et l'arbre intermédiaire sont munis à l'une de leurs extrémités libres respectivement d'un pignon, ces pignons formant un second train d'engrenage qui est mus en rotation par l'intermédiaire des moyens d'entraînements, - le rapport de démultiplication entre le premier train et le second train d'engrenage est déterminé de telle sorte que la rotation d'un tour de l'arbre intermédiaire permet d'effectuer autant de tour de rotation à l'arbre de commande qu'il y a d'organes d'engagement de rapport et à20 la douille la rotation nécessaire pour sélectionner ces organes d'engagement, - 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 une25 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, - le cylindre est constitué de deux parties distinctes et séparables formant une fois assemblées une rainure aux flancs parallèles, 4 2796697 - 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. 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 annexés10 sur lesquels: - la figure 1 est une vue partielle du dispositif de commande interne de changement de vitesse pour une boite de vitesses selon la présente invention, - la figure 2 est une vue en perspective du dispositif selon la présente invention, sur lequel est agencé un organe d'engagement supplémentaire pour la marche arrière, - la figure 3 est une vue à plus grande échelle, en perspective, de la douille de commande des organes d'engagement, et - la figure 4 est une vue en perspective 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, des arbres primaire ou secondaire d'une boite de vitesses mécanique sur lequel sont montés des organes d'actionnement Si, S2 et S3 d'un30 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 2796697 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 et5 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 Si, S2 et S3 d'un synchroniseur est associé à un organe d'engagement d'un rapport ou fourchette, désigné respectivement F1, 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'arbre15 primaire. Le déplacement suivant le sens axial des organes d'engagement F1, F2 et F3 d'un rapport est réalisé par l'intermédiaire d'un dispositif interne 3 du type à cylindre ou barillet 4. Selon la présente invention, le dispositif interne 3 est constitué d'une part d'un cylindre 4 porté par l'arbre 2, désigné arbre de commande, muni d'une rampe 5 et d'autre part d'une douille 6 monté coaxialement coulissant25 sur le cylindre 4 par l'intermédiaire d'un pion 7 solidaire de la douille qui coopère avec la rainure 5. La douille 6 comporte sur sa périphérie extérieure des moyens de sélection 10 des différents organes d'engagement d'un rapport et plus particulièrement d'un doigt 11 associé à chacun des organes qui est répartie angulairement autour de la douille 6, comme visible sur la figure 2. 6 2796697 Sur cette figure 2, un organe d'engagement supplémentaire F.ar à été rajouté afin d'engager le rapport de marche arrière. Les moyens de sélection 10 sont constitués avantageusement, de deux ergots 12 et 13 espacés l'un de l'autre et agencés dans un même plan longitudinal, comme visible aux figures 1, 2 et 3. Selon une variante, non représenté, les moyens de sélection 10 sont constitués d'un unique ergot apte à s'engager successivement dans des pièces en forme de " U " qui sont solidaires respectivement d'un organe d'engagement d'un rapport. La douille 6 est pourvue également sur sa périphérie d'un secteur angulaire 61 munie de cannelures qui est destiné à engrener avec un pignon 20 solidaire d'un arbre intermédiaire 30 parallèle à l'arbre de commande 2. Cet arbre intermédiaire 30 et l'arbre de commande 2 sont montés en rotation dans le carter de la boîte de vitesses, désigné par la référence générale 40 et sont munis à l'une de leurs extrémités libres respectivement d'un25 pignon 51 et 52. Ces deux pignons 51 et 52 engrènent ensemble et sont mus en rotation par l'intermédiaire d'un moyen d'entraînement, non représenté. On notera que le rapport de démultiplication des deux trains d'engrenage, constitué respectivement des pignons 51, 52 et 61, 20 est déterminé de telle sorte que la rotation d'un tour de l'arbre intermédiaire 30 permet d'effectuer autant de tour de rotation à l'arbre 7 2796697 de commande 2 qu'il y a d'organes d'engagement de rapport et à la douille la rotation nécessaire pour sélectionner ces organes d'engagement. Le moyen d'entraînement est constitué d'un moteur électrique du type pas à pas, qui est avantageusement fixé au carter 40 de la 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 du train d'engrenage 51, 52 par le moyen d'entraînement, ceci a pour conséquence de faire tourner l'arbre de commande 2 et l'arbre20 intermédiaire 30 à des vitesses différentes. Le cylindre 4 solidaire de l'arbre de commande 2 est alors entraîné en rotation ce qui provoque le déplacement axial d'un des organes d'engagement F1 ou F2 ou F3 d'un rapport par25 l'intermédiaire de la coopération de la rampe 5 ou rainure avec le pion 7 de la douille 6. On notera qu'avantageusement, la rampe 5 est réalisée sur le cylindre 4 de telle sorte que l'angle a formé entre une droite D130 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 8 2796697 liaison avec le doigt et ne pas générer d'effort de rotation de la fourchette important. 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. Le deuxième train d'engrenage constitué par les pignons 61 et 20, permet lors de la rotation du cylindre de déplacer angulairement la douille10 de telle sorte qu'au tour suivant de l'arbre de commande 2, le moyen de sélection de l'organe d'engagement soit positionné sur le doigt de la fourchette suivante. Avantageusement, on notera qu'un tour complet de rotation du barillet ou cylindre 4 permet de commander successivement en translation les deux rapports par exemple P1, P2; ou P3, P4 de l'organe d'actionnement par exemple Sl, S2 sélectionné. 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 références25 générales 41 et 42. Chacune des parties 41 et 42 est réalisée par exemple par moulage ou frittage et est muni d'un orifice central 70 destiné à recevoir l'arbre de commande 2. Les deux parties 41 et 42 sont30 accouplées l'une à l'autre par le mécanisme d'un jeu de forme complémentaire, par exemple partie femelle 41 et partie mâle 42, comme visible sur la figure 4. Afin d'assurer le parallélisme et l'égalité des distances entre les deux parties 9 2796697 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 43 solidaire de l'une de la partie femelle destinée à s'engager dans une rainure 44 longitudinale réalisée sur la partie male. Les parties 41 et 42 forment une fois assemblées une rainure 5 aux flancs parallèles On comprend à la lecture de la description ci-dessus que le dispositif interne de changement de vitesse selon la présente invention permet d'avoir un dispositif compact, 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. 2796697 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 (51, 52), caractérisé en ce que le cylindre (4) est muni d'une rampe (5) et10 d'une douille (6) monté coaxialement coulissant sur ledit cylindre (4) par l'intermédiaire d'un pion (7) solidaire de la douille (6) qui coopère avec la rainure (5) et en ce que la douille (6) comporte sur sa périphérie extérieure des moyens15 de sélection (10) des différents organes d'engagement (F1; F2; F3) d'un rapport, les moyens de sélections (10) étant mus en rotation par un train d'engrenage (60, 20) qui est relié aux moyens d'entrainements. 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 (11) des organes d'engagements (F1, F2, F3) sont répartis angulairement autour de la douille (6) de manière à assurer que les30 fourchettes soient à tout moment positionnées soit en position point mort ou enclenchées sur un rapport unique. 4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de sélection (10) sont constitués de deux ergots (12 et 13) espacés l'un de l'autre et agencés dans un même plan longitudinal. 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les moyens de sélection (10) sont constitués d'un unique ergot apte à s'engager successivement dans une pièce10 en forme de " U " qui est solidaire respectivement d'un organe d'engagement d'un rapport. 6. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la douille (6) est pourvue sur sa périphérie d'un secteur angulaire (61) munie de cannelures qui est destiné à engrener avec un pignon (20) solidaire d'un arbre intermédiaire (30) parallèle à l'arbre de commande (2), le secteur angulaire20 (61) le pignon (20) formant un premier train d'engrenage. 7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'arbre de commande (2) et l'arbre intermédiaire (30) sont munis à l'une de25 leurs extrémités libres respectivement d'un pignon (51 et 52), ces pignons formant un second train d'engrenage qui est mus en rotation par l'intermédiaire des moyens d'entraînements. 8. Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que le rapport de démultiplication entre le premier train et le second train d'engrenage est déterminé de telle sorte que la rotation d'un tour de l'arbre intermédiaire (30) permet d'effectuer autant de35 tour de rotation à l'arbre de commande (2) qu'il y a d'organes d'engagement de rapport et à la douille (6) la rotation nécessaire pour sélectionner ces organes d'engagement. 9. 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 (Dl) perpendiculaire à l'arbre de commande (2) et une tangente (T) passant par le10 rayon de courbure de la rampe (5) forme un angle compris entre 20 et 64 degrés, de préférence un angle inférieur à 45 degrés. 10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens d'entraînements en rotation de l'arbre de commande (2) sont constitués d'un moteur électrique du type pas à pas. 11. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le cylindre (4) est constitué de deux parties distinctes et séparables (41, 42) formant une fois assemblées une rainure (5) aux flancs parallèles. 12. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que l'une des parties constituant le cylindre (4) est pourvu d'un ergot (43) qui est destiné à coopérer en position d'assemblage avec une rainure (44) réalisée sur l'autre partie.