Brevet FR2814524A1 — publié le 20020329

Actionneur pour boîte de vitesses mécanique de véhicules La présente invention concerne un actionneur pour boîte de vitesses mécanique de véhicules, dans lequel la sélection des vitesses implique un déplacement en translation ou un déplacement en rotation d'un arbre de commande de la boîte propre à actionner les fourchettes, le déplacement de sélection de cet arbre étant associé à un déplacement, respectivement en rotation ou en translation, d'engagement de la vitesse sélectionnée, ces déplacements de sélection et d'engagement étant assurés respectivement par des premiers et des seconds moyens moteurs reliés à une unité de commande placée sous le contrôle du conducteur. On sait que la commande des fourchettes implique en principe deux déplacements distincts, à savoir un déplacement pour la sélection de la fourchette qui est apte à faire passer la boîte sur le rapport de transmission souhaité, et un déplacement dit de passage ou d'engagement, sollicitant la fourchette sélectionnée à opérer le changement effectif de ce rapport. L'un de ces déplacements est ordinairement un déplacement en translation, et l'autre un déplacement en rotation. La demande de brevet allemand DE-19823598-Al décrit par exemple la mise en oeuvre d'un arbre de commande de boîte entraîné en translation pour la sélection du rapport souhaité, puis selon une rotation pour le passage du rapport sélectionné. On peut toutefois utiliser à l'inverse un déplacement en rotation pour la sélection de vitesse, et un déplacement en translation pour le passage de vitesse, comme selon le brevet US 5 808 836. L'invention concerne généralement un actionneur dans lequel la sélection des vitesses implique un déplacement en translation ou un déplacement en rotation d'un arbre de commande de la boîte. Le but de l'invention est de rendre un tel actionneur moins lourd et moins encombrant que les actionneurs dans lesquels les déplacements de sélection et d'engagement sont commandés par des moteurs hydrauliques, tout en assurant la fiabilité du fonctionnement sans augmentation du prix de revient. A cet effet, un actionneur du type défini au début est, conformément à la présente invention, caractérisé en ce que lesdits premiers moyens moteurs comprennent un moteur électrique à courant continu associé à un réducteur de vitesse en liaison cinématique avec ledit arbre. Cette utilisation d'un tel moteur électrique à courant continu et réducteur pour assurer la sélection des vitesses est particulièrement avantageuse, du fait que de tels moteurs sont disponibles dans le commerce sous un faible poids et un faible encombrement, à un coût assez réduit, étant donné que la puissance qui leur est demandée est relativement faible, notablement plus faible que la puissance requise lors de la commande des fourchettes pour l'engagement des vitesses sélectionnées. Conformément à ce qui a été indiqué plus haut, lesdits premiers moyens moteurs du type à motoréducteur électrique pourront être agencés pour entraîner ledit arbre de commande de boîte en translation (par l'intermédiaire d'une liaison à pignon denté et crémaillère ou analogue) ou en rotation, selon le mode de réalisation choisi. Dans les deux cas il pourra être avantageux de prévoir que l'actionneur comporte un système de verrouillage apte à bloquer de façon élastique l'arbre de commande de la boîte dans chacune des positions (ou rangs) propres à être sélectionnées, l'effort nécessaire pour le déverrouillage de ce système étant inférieur à l'effort maximum que lesdits premiers moyens moteurs peuvent lui transmettre par l'intermédiaire de l'arbre de commande, ceci compte-tenu des forces de frottement et d'inertie qui s'opposent par ailleurs à cette translation de l'arbre. Le système de verrouillage peut comporter par exemple une bille, doigt à extrémité sphérique ou analogue, poussé par un ressort dans une dépression que lui présente une partie solidaire de l'arbre en chacun des rangs correspondant à une fourchette sélectionnée. Lorsque les premiers moyens moteurs sont agencés pour entraîner l'arbre de commande de boîte en translation, on peut prévoir que les dépressions de l'arbre sont constituées par des cannelures périphériques de sa surface, dont le nombre correspond à celui des rangs propres à être sélectionnés par la translation de cet arbre. Lorsque par contre les premiers moyens moteurs sont agencés pour entraîner l'arbre de commande de boîte en rotation, on peut prévoir que les dépressions de l'arbre sont constituées par des alvéoles portés par un disque ou roue coaxiale dudit arbre, dont le nombre correspond à celui des rangs propres à être sélectionnés par la rotation de cet arbre. Dans tous les cas on obtiendra ainsi une sélection suffisamment précise, même s'il se produit une légère erreur de positionnement en rotation due au motoréducteur. Conformément à encore une autre disposition intéressante de la présente invention et pour pouvoir contrôler à tout instant le bon positionnement de l'arbre de commande de boîte, l'actionneur pourra comporter une autre liaison cinématique entre cet arbre et l'axe d'un potentiomètre propre à fournir un signal représentatif du déplacement en translation ou en rotation dudit arbre au cours de son déplacement de sélection. On peut prévoir par exemple, à cet effet, que l'arbre de commande de boîte porte un ergot logé entre les branches d'une fourche montée pivotante sur l'axe dudit potentiomètre et propre à entraîner son curseur en rotation lors des déplacements dudit arbre. Quand l'arbre se déplace en translation pour opérer la sélection, cet ergot peut être porté par une bague engagée sur l'arbre et maintenue fixe en rotation tout en autorisant la rotation de cet arbre lorsqu'il opère le passage de la vitesse sélectionnée. De la sorte, l'ensemble de l'actionneur est plus facilement démontable. Des modes de réalisation de la présente invention vont maintenant être décrits à titre d'exemples nullement limitatifs avec référence aux figures du dessin ci-annexé dans lequel : la figure 1 est une vue en perspective d'un actionneur conforme à l'invention, dans le cas où l'arbre de commande de la boîte se déplace en translation pour opérer la sélection des vitesses, et en rotation pour opérer le passage de la vitesse sélectionnée ; et la figure 2 est une vue en perspective d'un actionneur conforme à l'invention, dans le cas où l'arbre de commande de la boîte se déplace en rotation pour opérer la sélection des vitesses, et en translation pour opérer le passage de la vitesse sélectionnée. Dans la figure 1 on a référencé en 1 l'arbre de commande de boîte, mobile en translation pour la sélection des vitesses et en rotation pour leur passage, monté dans deux paliers dont un seul, le palier 2, est visible sur la figure, le second étant directement lié à la boîte de vitesses. Cette rotation de l'arbre peut être produite par un moteur hydraulique (seconds moyens moteurs non représentés) et entraîne le déplacement angulaire, selon une amplitude déterminée, d'un doigt 4 d'actionnement de l'une (selon le rang sélectionné) des quatre fourchettes 5 de commande de passage des vitesses, ceci d'une façon en soi connue. A cette fin le doigt 4 est solidaire d'un manchon 3 goupillé sur l'arbre 1. Les premiers moyens moteurs comprennent quant à eux un moteur électrique à courant continu 6 relié à une unité de commande et associé à un réducteur de vitesse 7 dont le pignon de sortie 8 est en prise avec un secteur denté 9 ; ce dernier porte un axe denté 10 engagé dans un palier 11 et en prise d'entraînement avec une denture 12 de l'arbre 1. Etant donné que cet arbre doit pouvoir tourner, cette denture 12 est constituée par une série de rainures circulaires ménagées à sa surface. Cet arbre 1 porte par ailleurs un nombre de dépressions, constituées par des cannelures périphériques 13 de sa surface, égal au nombre des rangs à sélectionner, à savoir quatre dans cet exemple, qui peuvent ne pas être équidistantes, et dans chacune desquelles peut se verrouiller de façon élastique une bille ou doigt à extrémité sphérique ou analogue 21, sollicité par un ressort 20, radialement vers l'extérieur d'un boîtier de ressort fixe 14. Ces cannelures 13 sont de préférence des gorges de section transversale en V à plan de symétrie perpendiculaire à l'axe de l'arbre, ceci pour que les efforts d'engagement de la bille dans ces cannelures, ou de désengagement, soient égaux. L'actionneur comporte enfin une autre liaison cinématique entre l'arbre de commande de boîte 1 et l'axe d'un potentiomètre 15 copieur de position, propre à fournir sur son curseur un signal, transmis sur un connecteur 16, représentatif du déplacement en translation de cet arbre 1 au cours de son déplacement de sélection. Cette liaison cinématique comprend un ergot 17 porté par une bague 18 engagée sur l'arbre 1, ergot qui est engagé entre les branches d'une fourche basculante 19 calée sur l'axe du potentiomètre 15. Pour que l'ergot 17 ne tourne pas avec sa bague 18 lors des rotations de l'arbre 1, il est monté coulissant dans une lumière longitudinale d'un carter fixe, non représenté. De la sorte, lorsque par l'intermédiaire d'une commande du moteur électrique 6, le conducteur sélectionne un rang de boîte, l'arbre 1 subit une translation correspondante et se verrouille de façon élastique exactement dans la position sélectionnée grâce au dispositif à bille, ce qui évite tout problème de positionnement du doigt 4 au niveau des fourchettes 5. Le signal fourni par le potentiomètre 15, envoyé à l'unité de commande, permet de vérifier que la position sélectionnée est bien celle qui a été choisie par le conducteur. Au niveau du rang sélectionné peut alors être engagé, selon le sens de rotation de l'arbre 1, et par l'intermédiaire des seconds moyens moteurs, l'un des deux rapports associés à ce rang. Cette rotation de l'arbre 1 peut être assurée par tout moyen, par exemple par un moteur hydraulique. Il est à noter qu'un actionneur conforme à l'invention peut être prévu en première monte ou être adapté sur une boîte mécanique quelconque d'un véhicule. Dans le mode de réalisation de la figure 2, un motoréducteur 36- 37 entraîne par son pignon denté de sortie (non visible sur le dessin) une roue dentée 39 accouplée à un pignon denté 40 porté par un arbre 31. Ce pignon denté est en prise avec une roue dentée 42 portée par un arbre mobile aussi axialement 43 et portant à son extrémité un doigt de sélection 44. La rotation du motoréducteur 36-37 entraînera donc celle du doigt 44 et la sélection d'une des quatre fourchettes 45 de la boîte. Pour un bon positionnement angulaire de ce doigt 44 et d'une façon analogue au mode de réalisation précédent, la roue dentée 39 porte un certain nombre de dépressions constituées par des alvéoles 39a, ce nombre étant égal au nombre des rangs à sélectionner, à savoir quatre dans cet exemple, ces alvéoles pouvant ne pas être équidistants. Dans chacun de ceux-ci peut se verrouiller de façon élastique une bille ou doigt à extrémité sphérique ou analogue 51, sollicité par un ressort 50, longitudinalement vers l'extérieur d'un boîtier de ressort fixe 54. L'actionneur comporte enfin une liaison cinématique directe entre l'arbre de commande de boîte 31 et l'axe d'un potentiomètre 55 copieur de position, propre à fournir sur son curseur un signal, transmis sur un connecteur 56, représentatif du déplacement en rotation de cet arbre 31 au cours de son déplacement de sélection. Pour le passage des vitesses, l'arbre 43 pourra être déplacé axialement par tout moyen, par exemple un moteur hydraulique. REVENDICATIONS 1. Actionneur pour boîte de vitesses mécanique de véhicules, dans lequel la sélection des vitesses implique un déplacement en translation ou un déplacement en rotation d'un arbre (1 ; 43) de commande de la boîte propre à actionner les fourchettes (5 ; 45), le déplacement de sélection de cet arbre (1 ; 43) étant associé à un déplacement, respectivement en rotation ou en translation, d'engagement de la vitesse sélectionnée, ces déplacements de sélection et d'engagement étant assurés respectivement par des premiers (6,7 ; 36,37) et des seconds moyens moteurs reliés à une unité de commande placée sous le contrôle du conducteur, caractérisé en ce que lesdits premiers moyens moteurs comprennent un moteur électrique (6 ; 36) à courant continu associé à un réducteur de vitesse (7 ; 37) connecté à l'arbre (1 ; 43) par une liaison cinématique (8-12 ; 39-42). 2. Actionneur selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits premiers moyens moteurs (6,7) sont agencés pour entraîner ledit arbre (1) de commande de boîte en translation, par l'intermédiaire d'une liaison (8- 12) à pignon denté et crémaillère ou analogue. 3. Actionneur selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits premiers moyens moteurs sont agencés pour entraîner ledit arbre (43) de commande de boîte en rotation. 4. Actionneur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte un système de verrouillage apte à bloquer de façon élastique l'arbre de commande (1 ; 43) de la boîte dans chacune des positions propres à être sélectionnées, l'effort nécessaire pour le déverrouillage de ce système étant inférieur à l'effort maximum que lesdits premiers moyens moteurs (6,7 ; 36,37) peuvent lui transmettre par l'intermédiaire dudit arbre de commande (1 ; 43). 5. Actionneur selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit système de verrouillage comprend une bille ou analogue (21) rappelée par un ressort (20) dans une dépression que lui présente ledit arbre (1) ou une partie qui en est solidaire, en chacune des positions correspondant à un rang sélectionné. 6. Actionneur selon les revendications 2 et 5, caractérisé en ce que les dépressions de l'arbre (1) sont constituées par des cannelures périphériques (13) de sa surface, dont le nombre correspond à celui des positions propres à être sélectionnées par la translation de cet arbre (1). 7. Actionneur selon la revendication 6, caractérisé en ce que les cannelures (13) sont des gorges de section transversale en V à plan de symétrie perpendiculaire à l'axe de l'arbre, ceci pour que les efforts d'engagement de la bille dans ces cannelures, ou de désengagement, soient égaux. 8. Actionneur selon les revendications 3 et 5, caractérisé en ce que les dépressions sont constituées par des alvéoles (39a) portés par une roue (39) solidaire en rotation dudit arbre (43), dont le nombre correspond à celui des positions propres à être sélectionnées par la rotation de cet arbre. 9. Actionneur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte une autre liaison cinématique entre l'arbre de commande de boîte (1) et l'axe d'un potentiomètre (15) propre à fournir sur son curseur un signal représentatif du déplacement en translation ou en rotation dudit arbre (1) au cours de son déplacement de sélection. 10. Actionneur selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'arbre (1) de commande de boîte porte un ergot (17) logé entre les branches d'une fourche (19) montée pivotante sur l'axe dudit potentiomètre (15) et propre à entraîner son curseur en rotation lors des déplacements dudit arbre (1). 11. Actionneur selon la revendication 10, caractérisé en ce que, dans le cas où l'arbre (1) se déplace en translation pour opérer la sélection, ledit ergot (17) est porté par une bague (18) engagée sur l'arbre (1) et maintenue fixe en rotation tout en autorisant la rotation de cet arbre lorsqu'il opère le passage de la vitesse sélectionnée. 12. Actionneur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lesdits seconds moyens moteurs comprennent un moteur hydraulique.