Brevet FR2798179A1 — publié le 20010309

Boîte de vitesses compacte et dispositif de commande d'une telle boîte de vitesses L'invention concerne le domaine des boîtes de vitesses pour véhicules automobiles et de leur dispositif de commande. De façon connue, une boîte de vitesses de véhicule automobile comprend au moins deux arbres parallèles longitudinaux primaire et secondaire, type comprenant au moins deux engrenages dans chacun desquels un pignon fou, monté à rotation sur le premier arbre, engrène avec un pignon fixe porté par le deuxième arbre et du type comprenant moyens de crabotage de chaque pignon fou sur son arbre par l'intermédiaire de bagues coaxiales mobiles axialement, sous l'action de moyens de commande comprenant des fourchettes de commande qui sont montées coulissantes parallèlement aux arbres. Chaque fourchette munie d'un pied transversal à l'extrémité duquel est agencée une touche de contact, les touches étant alignées transversalement suivant un arc de cercle pour etre reçues dans une fourche d'un actionneur qui est susceptible d'être commandé en déplacement transversal suivant un arc de cercle pour sélectionner une fourchette associé à un rapport de démultiplication, et parallèlement aux arbres pour engager le rapport associé à la fourchette sélectionnée en déplaçant longitudinalement une bague de crabotage du pignon fou correspondant à ce rapport. On connaît de nombreuses boîtes de vitesses comportant des moyens de commande pour le crabotage de pignons fous sur les arbres qui les portent, pour provoquer leur engrènement avec des pignons fixes associés appartenant à au moins un autre arbre et engager ainsi sélectivement des rapports de démultiplication déterminés associés auxdits pignons fous. Les boîtes de vitesses pour automobiles font conventionnellement appel à des dispositifs de crabotage à synchroniseurs du type de ceux précédemment évoqués. Les synchroniseurs sont susceptibles d'être déplacés axialement par des fourchettes, portées par des axes, et susceptibles d'être actionnées longitudinalement par le conducteur du véhicule à l'aide d'un levier de changement de vitesses disposé à l'intérieur de l'habitacle du véhicule. Dans le cas d'une boîte de vitesses dite "manuelle", le levier de changement de vitesses actionne une tringlerie qui agit directement sur les fourchettes, et dans le cas d'une boîte de vitesses dite "robotisée" ou à commande automatisée, le levier de changement de vitesses commande indirectement le déplacement des fourchettes, notamment par l'intermédiaire de vérins ou d'autres types d'actionneurs. Un tel dispositif est décrit dans le document FR A 2 609 138. Ce document décrit plus particulièrement une architecture de boîte de vitesses automatisée dans laquelle le crabotage des pignons fous sur leur arbre et le déplacement des synchroniseurs parallèlement à cet arbre est réalisé par des fourchettes dont le déplacement en translation est commande par des actionneurs, par l'intermédiaire de touches de commande solidaires de tiges traversant le carter de boîte de vitesses. Chaque fourchette est déplacée par un actionneur associé. Cette disposition est particulièrement encombrante car elle nécessite un nombre important fourchettes, d'axes de fourchettes et d'actionneurs. Pour réduire l'encombrement de tels dispositifs et réduire les coûts de fabrication, on a proposé de n'utiliser qu'un actionneur double rotolinéaire permettant de commander consécutivement les déplacements de plusieurs fourchettes. Un tel dispositif est décrit dans le document DE A 3 600 185. Un actionneur monté extérieurement au carter de la boîte de vitesses est solidaire d'un bras qui traverse ledit carte l'extrémité du bras une touche est susceptible d'être déplacée en rotation et en translation pour sélectionner une fourchette et engager le rapport associé à la fourchette considérée en la déplaçant parallèlement l'arbre de la boîte. Ce dispositif demeure encombrant du fait de la multiplicité des axes de fourchettes et de leur répartition transversale. La présente invention a pour objet de remédier aux inconvénients évoqués ci-dessus. L'invention a pour objet un dispositif de commande particulièrement compact pour boîtes de vitesses. dispositif de commande, selon l'invention, est destiné à boîte de vitesses mécanique pourvue d'un carter et de pièces mobiles disposées dans le carter. Le dispositif de commande comprend au moins deux actionneurs aptes à commander le déplacement d'au moins une partie desdites pièces mobiles. Le dispositif de commande comprend un moyen d'obturation d'une ouverture prévue dans le carter de la boîte de vitesses, le moyen d'obturation définissant deux parties du dispositif commande une première partie disposée d'un côté du moyen d'obturation et pourvue d'éléments destinés à entrer en contact avec au moins une partie des dites pièces mobiles, et une deuxième partie disposée de l'autre coté du moyen d'obturation et pourvue d'éléments destinés à être reliés à des organes extérieurs à la boîte de vitesses. On peut ainsi intégrer les actionneurs à la boîte de vitesses et les disposer en partie ou en totalité à l'intérieur du carter. Avantageusement, le dispositif de commande comprend un bâti pourvu d'une surface plane apte à coopérer avec une surface concordante du carter de la boîte de vitesses pour assurer l'obturation. Ladite surface plane pourra être pourvue d'un joint d'étanchéité. On simplifie de façon importante les moyens d'étanchéité dans la mesure où le dispositif de commande conforme à l'invention est simplement pourvu d'une étanchéité statique tandis que selon l'art antérieur les différents axes de commande devaient être pourvus d'étanchéités dynamiques en raison de leur déplacement en translation et en rotation. Dans un mode de réalisation de l'invention, le dispositif de commande comprend une pluralité de doigts de commande et une tige solidaire des dits doigts, un premier actionneur étant apte à déplacer la tige en translation, et un deuxième actionneur étant apte à déplacer la tige en rotation, chaque doigt étant destiné à actionner une fourchette de la boîte de vitesses. Avantageusement, le premier actionneur est hydraulique. En variante, on pourrait également prévoir un premier actionneur de type électrique. Le deuxième actionneur peut être hydraulique ou électrique. Dans un mode de réalisation particulier, le deuxième actionneur sera un moteur pas pas équipé d'une roue dentée engrenant avec une denture correspondante solidaire de la dite tige de façon que le dit moteur pas â puisse entrainer la tige en rotation. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, le dispositif commande comprend une pluralité de doigts de commande, chaque doigt étant solidaire de la partie mobile d'un-actionneur linéaire, de façon chaque actionneur soit apte à commander une seule fourchette de la boîte de vitesses. Ainsi, chaque actionneur est dédié à une fourchette particulière, ce qui peut permettre de simplifier la disposition des fourchettes. Avantageusement, le dispositif de commande comprend un actionneur supplémentaire apte à commander un moyen de débrayage solidaire de boîte de vitesses. En effet, le dispositif de commande forme un bloc alimenté en énergie hydraulique et électrique sur lequel l'ajout d'un actionneur supplémentaire est plus simple et moins coûteux que l'ajout d'un actionneur supplémentaire indépendant sur l'embrayage. moyen de transmission de commande tel qu'une tringlerie pourra assurer la liaison entre l'actionneur supplémentaire et l'embrayage, notamment butée de débrayage de la fourchette de commande. présente invention a également pour objet une boîte vitesses pourvue d'un carter, de pièces mobiles disposées dans le carter et d'un dispositif de commande comprenant au moins deux actionneurs aptes à commander le déplacement d'au moins une partie des dites pièces mobiles, carter étant pourvu d'une ouverture de réception du dispositif de commande. Le dispositif de commande comprend un moyen d'obturation d'une ouverture prévue dans le carter de la boîte de vitesses le moyen d'obturation définissant deux parties du dispositif commande, une première partie disposée d'un côté des moyens d'obturation, â l'intérieur du carter, et pourvue d'éléments destinés entrer en contact avec au moins une partie des dites pièces mobiles, et une deuxième partie disposée de l'autre côté du moyen d'obturation à l'extérieur du carter, et pourvue d'éléments destinés à être reliés à organes extérieurs à la boîte de vitesses. Ainsi, la partie mobile des actionneurs est directement disposée dans carter de la boîte de vitesses, ce qui simplifie considérablement la transmission de mouvements et permet de réduire le nombre pièces et leur masse ' une simplification de l'ensemble de la boîte de vitesses, et une diminution de la consommation énergétique de la commande de la boîte de vitesses. partie fixe des actionneurs pourra être disposée en partie ou en totalité à l'intérieur du carter de la boîte de vitesses. La présente invention sera mieux comprise à l'étude de la description détaillée de quelques modes de réalisation pris à titre d'exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés, sur lesquels le figure 1 est une vue partielle en coupe du carter de boîte de vitesses pourvu d'une ouverture dans laquelle est installé dispositif de commande ; la figure 2 est une vue en coupe transversale d'une boîte de vitesses, selon l'invention ; et la figure 3 est une vue partielle en perspective dispositif de commande, selon l'invention. Comme on peut le voir sur la figure 1, la boîte de vitesses comprend un carter 1 dont seule une partie est représentée, la carter 1 se présentant sous la forme d'un corps creux d'épaisseur relativement faible par rapport à son volume et pourvu d'une ouverture 2. L'ouverture 2 est définie par un rebord 3 formé de façon monobloc avec parois du carter et très légèrement en saillie par rapport à la paroi dont il est issu. Le rebord 3 presente une surface plane 4 formée du côté extérieur carter 1. Par exemple, la surface plane 4 pourra être de forme rectangulaire et de largeur relativement constante tout en entourant l'ouverture 2. Un dispositif de commande 5 est fixé au carter 1 et fait partiellement saillie à l'intérieur du dit carter 1 par l'ouverture 2. Par rapport au plan de la surface 4 qui est représentée en traits mixtes, le dispositif de commande 5 comprend une première partie disposée du côté intérieur par rapport audit plan de la surface 4, c'est-à-dire à l'interieur du carter 1, et une deuxième partie 7 disposée de l'autre côté du dit plan, c'est-à-dire à l'extérieur du carter 1. Les deux parties 6 et 7 sont définies conventionnellement mais peuvent être réalisées à partir d'un bâti ou d'un boîtier unique. La deuxième partie 7 comprend une surface plane périphérique 8 de mêmes dimensions que la surface plane 4 et prévue pour entrer en contact avec la dite surface plane 4 lors du montage du dispositif de commande 5 sur le carter 1. La fixation peut être assurée par des vis, non représentées, traversant la deuxième partie 7 et venant en prise dans des trous taraudés, non représentés, du rebord 3 du carter 1. Le contact entre la surface 8 du dispositif de commande 5 et la surface 4 du carter 1 doit être étanche. A cet effet, on peut disposer entre les surfaces 4 et 8 un joint d'étanchéité statique, non représenté et disposé sur tout leur pourtour. On évite ainsi d'éventuelles fuites du lubrifiant disposé dans la boîte de vitesses. La deuxième partie 7 du dispositif de commande 5, pourra être alimentée en énergie provenant d'autres éléments du véhicule au moyen de liaisons électriques, hydrauliques ou encore pneumatiques. De même, une ou plusieurs liaisons électriques de transmission de signal pourront être prévues, par exemple pour échanger des informations avec un calculateur moteur. La première partie 6 du dispositif de commande 5 comprend plusieurs actionneurs qui sont représentés sur les figures 2 et 3 et qui peuvent être partiellement disposés dans la deuxième partie 7, leur partie mobile faisant saillie du côté de la première partie 6 l'intérieur du carter 1. Sur la figure 1, on voit qu'une tige 9 fait saillie latéralement de la premiere partie 6 et se prolonge par un doigt 10. Le doigt 10 est prévu pour entrer en contact avec une touche de commande d'une fourchette non représentée. Le doigt 10 peut affecter la forme d'une fourche dont chaque branche viendra de part et d'autre de la touche de commande. La tige 9 et le doigt 0 peuvent être formés de façon monobloc et constituer la partie mobile d'un actionneur rotolinéaire disposé â l'intérieur du dispositif de commande 5. Le déplacement en translation de la tige 9 et du doigt 10 permet de sélectionner la fourchette devant être manoeuvrée tandis que la rotation de la tige 9 et du doigt 10 permet d'actionner la fourchette sélectionnée dont la touche de commande est en prise entre les deux branches du doigt 10. On peut se référer au document DE A 3 600 185 pour une description plus précise. De l'autre côté de la première partie 6, est prévue une tige 11 qui constitue la partie mobile d'un actionneur linéaire disposé le dispositif de commande 5 et qui est prévu pour être relié par une tringlerie, non représentée, à un embrayage en vue de la commande dudit embrayage. Bien entendu, les dimensions de l'ouverture 2 seront déterminées de façon que la première partie 6 puisse passer ladite ouverture 2 lors du montage. Le dispositif de commande 5 peut également être équipé d'un calculateur de boîte de vitesses qui assurera la commande des différents actionneurs. Le calculateur moteur peut également être intégré à l'intérieur du dispositif de commande 5. Ainsi, on voit que le dispositif de commande 5 forme un ensemble compact monté avec une simple étanchéité statique sur le carter 1 de boîte de vitesses et permet une 'duction de masse, du nombre de pièces et de coût en raison de la simplification de la mécanique de commande de la boîte de vitesses, les parties mobiles des actionneurs pouvant attaquer directement les fourchettes proprement dites ou des éléments de commande formés de façon monobloc avec les fourchettes. Sur la figure 2, on voit le dispositif de commande 5 monte sur le carter 1 d'une boîte de vitesses vue en coupe. La boîte de vitesses comprend une pluralité d'engrenages 12 que l'on a représenté façon schématique et dont la disposition est bien connue dans une boîte de vitesses pourvue de synchros. Le dispositif de commande 5 comprend trois actionneurs 13, 14 et 15 de type hydraulique et appartenant à la première partie 6. Chaque actionneur 13 à 15 comprend une partie mobile formée par un doigt 13a à 15a. Chaque doigt 13a à 15a est prévu pour coopérer avec une touche de commande d'une fourchette. Le doigt 13a est contact avec une fourchette 16 montée sur un axe 17. Le doigt 14a entraîne une fourchette 18 montée sur un axe 19 et le doigt 15a entraîne fourchette 20 également montée sur l'axe 19. A titre de variante, on pourrait prévoir que les différentes fourchettes soient montées toutes sur des axes différents ou au contraire toutes sur le même axe. On pourrait également concevoir un dispositif de commande pourvu de quatre actionneurs linéaires destinés à la commande de quatre fourchettes, par exemple pour une boîte à six vitesses. Dans ce mode de réalisation, chaque actionneur est dédié à une fourchette et la commande uniquement translation, ce qui permet une grande simplicité mécanique de l'ensemble. Sur la figure 2, on voit que les trois actionneurs 13, 14 et 15 sont alignés et parallèles. Pour améliorer l'architecture de la boîte de vitesses, on pourrait prévoir des actionneurs disposés différemment, légèrement décalés, avec des doigts de longueur différente etc. Sur la figure 3 est illustré un mode de réalisation légèrement différent dans lequel seule la première partie 6 du dispositif de commande est représentée. La première partie 6 comprend trois actionneurs 21, 22 et 23 disposés côte à côte dans le même plan. Les actionneurs 21 et 23 sont linéaires tandis que l'actionneur 22 est rotolinéaire. Chacun des actionneurs 21, 22 et 23 est pourvu d'une partie mobile 21a, 22a, 23a comprenant une tige 21b, 22b, 23b. L'extrémité libre de chaque tige 21b, 22b, 23b supporte deux doigts 21c et 21d, 22d (le doigt 22c n'étant pas visible), 23c et 23d. La paire de doigts 21c, 21d est prévue pour entraîner en translation une fourchette d'actionnement de synchro. Il en est de même pour la paire de doigts 23c, 23d de l'actionneur 23. La partie mobile 22a de l'actionneur 22 peut être déplacée translation et en rotation. Le déplacement en rotation permet de disposer la paire de doigts de la partie mobile 22a de part et d'autre d'une partie de commande de l'une des fourchettes 24, 25 ou 26 associées. Le déplacement en translation permet de déplacer la fourchette sélectionnée, " la fourchette 24. Ce type de dispositif de commande est prévu pour une boîte de vitesses à synchros commandables avec deux actionneurs linéaires de commande des synchros et un actionneur rotolinéaire de sélection et de commande des fourchettes de passage commandent le crabotage des pignons montés libres sur leur axe avec le dit axe. L'actionneur rotolinéaire est formé de l'assemblage d'un actionneur rotatif et d'un actionneur linéaire. Grâce à l'invention, on dispose d'un moyen de commande de boîte de vitesses directement fixé à la boîte sur une grande ouverture de celle-ci et avec des actionneurs agissant directement sur les fourchettes de passage et éventuellement de débrayage. Un ou plusieurs actionneurs spécifiques peuvent être prévus pour agir sur des synchros de type lanceur/frein. On peut donc supprimer toute la partie de la commande interne située de façon conventionnelle entre la fourchette et l'actionneur extérieur d'où un gain de masse et de rapidité d'action. On évite l'utilisation de pièces de dessin complexe avec des éléments nombreux générateurs de jeux et de pertes de rendement. En raison de la diminution des pertes énergetiques, le dispositif de commande peut être moins puissant qu'un dispositif de commande externe conventionnel, d'où, là encore, un gain masse et une réduction des coûts. REVENDICATIONS 1. Dispositif de commande (5) d'une boîte de vitesses mécanique pourvue d'un carter (1) et de pièces mobiles disposées dans le carter, le dispositif de commande comprenant au moins deux actionneurs aptes à commander le déplacement d'au moins une partie des dites pièces mobiles, caractérisé par le fait qu'il comprend un moyen d'obturation d'une ouverture prévue dans le carter de la boîte de vitesses, le moyen d'obturation définissant deux parties du dispositif de commande, une première partie (6) disposée d'un côté du moyen d'obturation et pourvue d'éléments destinés â entrer en contact avec au moins une partie des dites pièces mobiles, et une deuxième partie (7) disposée de l'autre côté du moyen d'obturation et pourvue d'éléments destinés à être reliés à des organes extérieurs à la boîte de vitesses. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait qu'il comprend un bâti pourvu d'une surface plane (8) apte à coopérer avec une surface concordante (4) du carter de la boîte de vitesses pour assurer l'obturation. Dispositif selon la revendication 1 ou 2 caractérisé par le fait qu'il comprend au moins un doigt de commande (10) et une tige (9) solidaire dit doigt, un premier actionneur étant apte à déplacer la tige en translation, et un deuxième actionneur étant apte à déplacer la tige en rotation, chaque doigt étant destiné à actionner une fourchette de la boîte de vitesses. Dispositif selon la revendication 3 caractérisé le fait que le premier actionneur est hydraulique. Dispositif selon la revendication 3 ou 4 caractérise par le fait que le deuxième actionneur est hydraulique. Dispositif selon la revendication 3 ou 4 caractérise par le fait que le deuxième actionneur est électrique. Dispositif selon la revendication 6 caractérisé le fait que le deuxième actionneur est un moteur pas à pas équipé d'une roue dentée engrenant avec une denture correspondante solidaire de dite tige. 8. Dispositif selon la revendication 1 ou 2 caractérisé par le fait qu'il comprend une pluralité de doigts de commande (13a, 14a, 15a), chaque doigt étant solidaire de la partie mobile d'un actionneur linéaire, de façon que chaque actionneur soit apte à commander une seule fourchette de la boîte de vitesses. 9. Dispositif selon l'une des revendications précédentes caractérisé par le fait qu'il comprend un actionneur supplémentaire apte à commander un moyen de débrayage solidaire de la boîte de vitesses. 10. Boîte de vitesses comprenant un carter et un dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, le carter étant pourvu d'une ouverture (2) de réception du dit dispositif.