Brevet FR2818726A1 — publié le 20020628

Domaine de l'invention La présente invention concerne une installation de com- mutation d'une boite de vitesses pour sélectionner et commuter des rap- ports de vitesse, comprenant au moins un organe de transmission basculant pour transmettre par des opérations de basculement et/ou de sélection, les mouvements initialisés ainsi qu'au moins un palier, les mou- vements de l'organe de transmission étant guidés dans une direction pré- déterminée par au moins un chemin de guidage et limités par le chemin de guidage, le palier logeant l'organe de transmission au moins en partie 0o de manière basculante. Arrière plan technologique de l'invention L'installation de commutation transmet par un organe de transmission, les mouvements de commutation et/ou de sélection à partir par exemple d'un levier de commande manuelle vers un organe d'actionnement par exemple un manchon coulissant. Le moyen de trans- mission est à cet effet monté basculant et coulissant ou de manière com- binée basculant et coulissant. De tels organes de transmission sont par exemple constitués par les axes et les tiges de commutation munis de doigts de commutation ou d'organes analogues pour transmettre le mou- vement de commutation. Dans le cas de boîtes de vitesses à plusieurs rapports, les mouvements de commutation et de sélection correspondant au schéma de commutation sont transformés au niveau du levier de commutation en mouvement de coulissement et de basculement de l'organe de transmission. L'organe de transmission est pour cela com- mandé en rotation/basculement ou en coulissement. Les mouvements sont généralement guidés dans des directions prédéterminées par une coulisse qui les limite. La coulisse comporte à cet effet les chemins de gui- dage. Les chemins de guidage de la coulisse sont par exemple usinés dans une tôle. Les chemins de guidage guident le levier de commutation ou un élément de guidage couplé directement ou indirectement au levier de commutation. Un tel élément de guidage peut également être porté direc- tement par l'organe de transmission ou agir directement sur celui-ci. Le tracé des chemins de guidage par exemple pour le dépla- cement dans les couloirs et la communication de ceux-ci forme un modèle qui correspond à la grille de la boîte de vitesses. Les mêmes opérations de commutation et de sélection sont de ce fait répétitives de manière infinie. La longueur des chemins de guidage et leur liaison limitent directement ou en collaboration avec les leviers, par démultiplication ou réduction, l'angle de basculement et la course de coulissement de l'organe de trans- mission. Le tracé et la direction des chemins de guidage déterminent si et quand l'organe de transmission peut être basculé et/ou coulissé axiale- ment. Les organes de transmission sont montés dans la boîte de vitesses par au moins des paliers lisses et/ou des paliers de roulement. Selon les nécessités, les paliers ne peuvent que pivoter ou permettre un mouvement de rotation de pivotement (basculement) et des mouvements longitudinaux. Le document DE 198 05 924 A1 décrit un organe de trans- mission du type défini ci-dessus. Cet organe est constitué par un axe de commutation central. Cet axe de commutation central comporte des doigts de commutation qui sont eux-mêmes en prise avec un organe d'entraînement pour actionner une fourchette de commutation. Une tige !5 de commutation et des câbles Bowden actionnent par des leviers, la tige de commutation et transmettent ainsi les mouvements de commutation et de sélection vers l'axe central. L'axe central transmet ces mouvements par les doigts de commutation vers la fourchette. Pour limiter les courses de commutation et de sélection, l'axe central de commutation comporte un manchon qui sert en même temps à l'accrochage de l'arbre dans certaines positions de commutation. Pour limiter les mouvements de commutation, le manchon comporte une coulisse. La coulisse est munie de plusieurs chemins de guidage traversants réalisés dans la tôle du manchon. Ces chemins de guidage sont reliés pour avoir une cavité avec un modèle cor- respondant à la grille de commutation de la boîte de vitesses sur le man- chon. Une broche solidaire du boîtier pénètre dans la coulisse. Les coulissements et les rotations de l'organe de transmission sont possibles seulement à l'intérieur des limites fixées par la longueur des chemins de guidage et leur liaison, car la broche bute à chaque extrémité du chemin et ne permet pas d'autres mouvements dans la direction sélectionnée. Pour l'accrochage de l'arbre central de commutation dans certaines posi- tions de commutation, le manchon comporte un contour d'encliquetage avec des cavités d'encliquetage. Le contour d'encliquetage coopère avec une butée solidaire du boîtier. L'arbre central de commutation selon le do- cument DE 198 05 924 A1 peut basculer et coulisser pour transmettre les mouvements, doublement dans la boite de vitesses. Pour cela l'arbre s'appuie d'un côté par un palier lisse et par l'autre côté par un palier à roulements sur le goujon. Les dispositifs avec des organes de transmission correspon- dants à l'état de la technique sont relativement coûteux et assez encom- brants du fait de leur fabrication et de leur montage utilisant des pièces séparées. Exposé de l'invention La présente invention a pour but de développer une instal- lation de commutation pour une boite de vitesses permettant de sélection- ner ou commuter des rapports de vitesse à l'aide d'un organe de transmission qui soit d'une fabrication économique peu encombrante et facile à monter. A cet effet l'invention concerne une installation de commu- tation du type défini ci-dessus caractérisée en ce qu' au moins une bague de palier est munie du chemin de guidage Comme les chemins de guidage sont intégrés dans la bague de palier, on supprime les pièces supplémentaires telles que les tôles de coulisse ou les manchons et leur fixation. La fabrication de l'élément de transmission selon l'invention est ainsi globalement intéressante notam- ment pour la fabrication en grande série et en masse. On économise de la place dans la boîte de vitesses et celle-ci peut avoir une forme plus petite. Le palier avec la bague de palier est monté de préférence avant son ins- tallation sur l'organe de transmission et constitue ainsi avec celui-ci une unité de montage. Au moins une bague de palier d'au moins l'un des paliers de l'organe de transmission, soit la bague extérieure, soit la bague inté- rieure soit les deux bagues du palier ont au moins un et de préférence plusieurs chemins de guidage. Il est toutefois avantageux d'avoir un man- chon extérieur d'un palier lisse ou de préférence une bague extérieure d'un palier à roulement car ceux-ci disposent d'une périphérie relative- ment grande pour une dimension d'arc, prolongée par rapport à celle des chemins d'une coulisse. Les paliers à roulement sont munis de billes ou le cas échéant d'une cage et permettent au moins des mouvements de bas- culement, mais de préférence des mouvements de basculement et de translation axiale dans d'autres directions. Un chemin de guidage réalisé dans la bague de palier, tran- versalement à l'axe longitudinal de l'organe de transmission délimite par exemple l'angle de basculement d'un goujon de commutation. Dans une autre application possible, un chemin de guidage dirigé longitudinalement par rapport à l'axe longitudinal de l'organe de transmission, limite la course de translation axiale par exemple un rail de commutation. Le che- min de commutation et l'angle de commutation sont entre autre limités par la longueur du chemin de guidage (ou par la longueur de son arc). Un chemin de guidage incliné par rapport à l'axe longitudinal de l'organe de transmission et rectiligne, ou un chemin de guidage de forme quelconque, courbe dans une autre application possible de l'organe de transmission, permet de transformer le mouvement par exemple pour un cylindre de commutation, en un mouvement de basculement et coulissement, simul- tané. Pour d'autres applications de l'invention on prévoit des chemins de guidage qui changent de direction dans leur parcours. C'est ainsi que par exemple un chemin de guidage dirigé initialement le long de l'axe longitu- dinal, prend ultérieurement un tracé en biais par rapport à l'axe longitu- dinal et/ou ensuite un tracé courbe pour de nouveau rejoindre un tracé rectiligne dirigé le long de l'axe longitudinal. Pour un organe de transmission coulissant axialement et basculant, avec au moins un palier pour recevoir de manière basculante l'organe de transmission, avec une position de sortie de l'invention, il est prévu que la bague de palier comporte plusieurs chemins de guidage reliés par une coulisse. Plusieurs chemins de guidage sont avantageusement ins- tallés les uns par rapport aux autres dans une coulisse et sont reliés. Le tracé des chemins de guidage et leur liaison entre eux forment ainsi un modèle qui correspond au schéma de commutation (grille) de la boite de vitesses respective utilisant l'installation de commutation avec l'organe de transmission. Selon une grille classique en forme de H ou de double H, les branches ne sont perpendiculaires des chemins de guidage pour commu- ter entre deux rapports et d'un couloir et les branches transversales assu- rant la communication entre les couloirs de guidage sont l'une en dessous de l'autre. En même temps la branche transversale de la forme en H du chemin de guidage permettant la sélection de l'un des couloirs. Un arbre de commutation exécute par exemple le mouvement de basculement pour sélectionner un couloir; un doigt de commutation fixé sur l'arbre de commutation pénètre dans un organe d'entraînement prévu des deux cô- tés sous l'arbre de commutation. Le coulissement axial de l'organe de transmission pour l'arbre de commutation, déplace le doigt de commuta- tion avec l'organe d'entraînement. On choisit un couloir. L'organe d'entraînement entraîne alors une fourchette portée par le rail de com- mutation (ou un rail de commutation avec une fourchette) jusqu'à ce que le rapport de vitesse soit passé. La coulisse est réalisée sur la bague de palier pour que la branche transversale de la forme en H ou le chemin de guidage ainsi schématisé, corresponde à l'axe longitudinal de l'arbre de commutation. Chacune des branches perpendiculaires schématise un chemin de guidage dans un couloir et cette branche est transversale par rapport à l'axe longitudinal de l'axe de commutation. La réalisation préférentielle de l'invention concerne une installation de commutation dont une bague extérieure d'un palier com- porte le ou les chemins de guidage et l'élément de guidage est porté par io l'organe de transmission. L'élément de guidage est monté sur l'organe de transmission en étant dirigé radialement vers l'extérieur en pénétrant dans le ou les chemins de guidage. Un élément de guidage en forme de doigt réalisé par soudure, par un siège pressé ou fixé d'une autre manière pénètre dans le ou les chemins de guidage; de préférence il s'agit toutefois d'une broche. Ainsi selon un autre développement de l'invention, l'organe de transmission comporte un axe de commutation et l'élément de guidage, une broche en saillie de l'axe. La broche est par exemple enfoncée ou fré- tée dans un perçage correspondant de l'axe de commutation. En variante on peut également utiliser une tige à encoche. La bague du palier selon l'invention est de préférence réali- sée en tôle. Cette tôle est notamment de la tôle d'acier traitée et travaillée. Il est prévu d'étirer la bague de palier. Une autre variante de fabrication de la bague de palier consiste à élargir un élément de tube. De plus une telle bague de palier se fabrique à partir d'une tôle plate ou d'un ruban que l'on coupe à la longueur pour l'estamper ou la matricer ou la laminer, et en- suite on cintre le morceau de tôle coupée et on relie solidairement les deux extrémités. Un développement de l'invention prévoir d'étirer la bague de palier et d'emboutir le ou les chemins de guidage ou la coulisse dans la matière ou de mettre en forme d'une autre manière. Le ou les chemins de guidage et leur liaison sont formés comme des rainures ou des traces dans la surface de la bague. Il est également prévu de percer la tôle de la paroi pour former les chemins de guidage. Un autre développement de l'installation de commutation prévoit de former la bague de palier en tôle et de percer le chemin de gui- dage dans la tôle. Il est ainsi prévu d'étirer la bague de palier et d'estamper les chemins de guidage ou les coulisses ou de les découper (par exemple à l'aide d'un laser). Une autre variante de fabrication de la bague de palier consiste à élargir un morceau de tube et ensuite d'emboutir une coulisse. De plus une telle bague de palier se fabrique à partir d'une tôle plate ou d'un ruban que l'on coupe à la longueur pour emboutir le ou les chemins de guidage, cintrer la pièce de tôle et souder les deux extrémités. Pour un organe de transmission coulissant axialement et basculant et ayant au moins un palier recevant l'organe de transmission de manière basculante, un autre mode de réalisation de l'invention prévoit de précontraindre l'élément de guidage à l'aide d'au moins un ressort contre le chemin de guidage. Ce moyen est particulièrement important si les chemins de guidage ont une faible profondeur dans la bague de palier. L'élément de guidage est alors poussé par la précontrainte du ressort contre le chemin et son guidage est assuré. L'élément de guidage préfé- rentiel est une bille mais on peut également utiliser des galets chargés par un ressort. Par une forme particulière donnée au flanc d'un chemin de guidage pour sélectionner entre les couloirs/chemins, on influence la force de commutation du levier de commutation. Des rampes montantes réali- sées dans le contour lors du dégagement ou de la sélection pour passer dans un autre couloir/chemin augmente la force de commutation qu'il faut appliquer car la bille/élément de guidage doit remonter la rampe contre la force développée par le ou les ressorts. Cette augmentation de la force indique à celui qui effectue la manoeuvre qu'il effectue un change- ment de couloir ou de chemin, intentionnel ou non. Enfin pour l'organe de transmission coulissant axialement et basculant, avec au moins un palier recevant cet organe en bascule- ment, il est prévu selon un développement de l'invention que l'élément de guidage soit précontraint par au moins un ressort contre les chemins de guidage formés dans la tôle, et l'un des chemins de guidage comporte un segment avec une cavité d'encliquetage pour la prise par encliquetage de l'élément de guidage. L'axe de commutation peut ainsi s'accrocher par l'élément de guidage dans une ou plusieurs positions de commutation jusqu'à l'opération de sélection ou de commutation suivante. On peut également envisager de former une coulisse dans la bague de palier pour constituer également un contour d'encliquetage en dehors des chemins de guidage et alors l'élément de blocage, particulier disparaît totalement car l'élément de guidage fonctionne comme un élément de blocage. L'élément de guidage préférentiel est une bille mais on peut également prévoir des goujons chargés par ressort. Description résumé des dessins La présente invention sera décrite ci-après à l'aide d'exemples de réalisation représentés schématiquement dans les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 montre un exemple de réalisation d'une installation de commutation pour commuter ou sélectionner à l'aide d'une tige de commutation montée pivotante dans un palier, - la figure 2a est une vue partielle de dessus du chemin de guidage et de l'élément de guidage de l'installation de commutation de la figure 1, - la figure 2b est une vue d'une variante de réalisation du chemin de guidage de la figure 2a, - la figure 3 montre un exemple de réalisation d'une installation de commutation pour sélectionner et commuter avec un axe de commuta- tion coulissant axialement et pivotant dans un palier muni d'une cou- lisse dans la bague extérieure, - la figure 4 est une vue partielle de dessus de la coulisse de l'installation de commutation de la figure 3, la figure 5 montre un autre exemple de réalisation d'une l'installation de commutation pour sélectionner et commuter à l'aide d'un axe de commutation coulissant axialement et pivotant dans un palier muni de chemins de guidage formés dans la bague extérieure, et - la figure 6 est une vue partielle de dessus des chemins de guidage en forme de coulisse de l'installation de commutation de la figure 5. Description détaillée des dessins La figure 1 montre une installation de commutation 2 d'une boîte de vitesses non représentée en détails, pour sélectionner et commu- ter des vitesses (rapport de vitesse) avec un élément de transmission 1, commutable. L'élément de transmission 1 est constitué par une tige de commutation 11 qui n'est représentée qu'en partie. La tige de commuta- tion 1 1 est montée pivotante dans un palier 3. Le palier 3 comporte des aiguilles 4 guidées dans une cage 5. Les aiguilles 4 circulent par leur côté intérieur sur la surface de la tige de commutation 1 1 et à l'extérieur dans une bague extérieure 6 du palier 3. La bague extérieure 6 est en forme de manchon; elle comporte un prolongement 7. La vue de dessus de la figure 2a montre le prolongement 7 qui comporte un chemin de guidage 8. Le chemin de guidage 8 est transversal par rapport à l'axe longitudinal 9 de la tige de commutation 11. Une broche 10 pénètre dans le chemin de gui- dage 8.Cette broche 10 est logée dans un perçage 1 la de la tige de com- mutation. La figure 2b montre une variante de réalisation du prolongement 7 avec un chemin de guidage 14 réalisé sous la forme d'un dégagement dans la face frontale du prolongement 7. Le mouvement de basculement de la tige de commutation 12 est limité par la venue en butée de la broche 10 contre les butées 8a, 8b ou 14a, 14b. La figure 3 montre une installation de commutation 15 dont l'organe de transmission 1 est un axe de commutation 12. L'axe de com- mutation 12 coulisse axialement dans un palier 16 dans lequel il peut pi- voter. Le palier 16 est un palier à roulements pour recevoir l'axe de commutation 12 en coulissement axial et en basculement. Les billes 17 du palier 16 sont guidées dans une cage et roulent extérieurement sur une bague extérieure 19. La bague extérieure 19 prolongée comporte des che- mins de guidage 21, 22, 23, 24 reliés, faisant partie de la coulisse 20. Les figures 3 et 4 montrent comment une broche 25 pénètre dans la coulisse 20. Suivant la position de commutation de sélection de l'axe de commuta- tion 12, la broche 25 est en prise avec l'un des chemins de guidage 21 - 24. La broche 25 est logée dans un perçage 12a de l'axe de commutation 12. On peut envisager qu'à la commutation d'une vitesse, les chemins de guidage 21, 22, 23 assurent le guidage dans un couloir et le chemin de guidage 24 permet la sélection du couloir respectif. La figure 5 montre une autre installation de commutation. L'organe de transmission 1 est un axe de commutation 13 coulissant axialement et basculant dans un palier 27. La bague extérieure 28 du pa- lier 27 est en tôle, prolongée et mise en forme. Des chemins de guidage 31, 32, 33 sont formés dans la tôle de la bague extérieure. Les chemins de guidage 31, 32, 33 sont dirigés transversalement à la direction longitudi- nale de l'axe de commutation 13 et constituent une coulisse 30. Les che- mins de guidage 31- 33 sont chaque fois séparés l'un de l'autre dans la direction longitudinale par des flancs 30a, 30b. L'élément de guidage est une bille 29. La bille 29 est poussée par un ressort 34 contre les chemins de guidage 31 - 33; dans la figure 6, la bille est présentée comme pré- contrainte dans le chemin de guidage 32. Les flancs 30a, 30b séparent le chemin de guidage 32 du chemin 31 ou du chemin 33 de sorte que lors du coulissement longitudinal de l'axe de commutation 13, la bille 29 doit re- monter le long de l'un des flancs 30a ou 30b. La force de sélection et de commutation augmente à ce moment car la bille 29 est précontrainte par le ressort 34. Après avoir dépassé le flanc 30a ou 30b, le ressort 34 pousse la bille dans la cavité d'encliquetage formée par la section de l'un des chemins de guidage 31- 33. La bille 29 s'accroche dans ce chemin de guidage sélectionné. Une installation selon les figures 5 et 6 est avantageuse si elle coopère avec une coulisse 20 selon les figures 3 et 4 sur le même axe de commutation. La coulisse 20 pourrait alors être prévue de préférence sur l'autre extrémité non représentée de l'axe de commutation 13 ou 12. Le changement d'un chemin de guidage 21- 23 à un autre chemin de gui- dage 21 - 23 le long du chemin de guidage 24 (figure 4) est chaque fois signalé par une augmentation de la force nécessaire à la sélection; cette force est engendrée dans le montage des figures 5 et 6 par la remontée de la bille 29 contre l'un des flancs 30a, 30b contre la résistance opposée par le ressort 34. Il n'y a pas d'augmentation de la force de commutation dans le montage décrit si la bille 29 roule dans la direction de basculement, dans l'un des chemins de guidage 31 - 33 car les chemins de guidage 31 - 33 ont la même profondeur dans la direction de basculement. On peut également envisager que les extrémités 31a, 31lb, 32a, 32b ou 33a, 33b des différents chemins de guidage 31 - 33 comportent une cavité dans laquelle s'accroche la bille 29 si, selon la figure 4, la broche 25 rencontre l'une des butées 21a, 21b... 23a, 23b. L'axe de commutation 12 ou 13 est ainsi accroché lorsqu'un rapport de vitesse est passé. NOMENCLATURE 1. organe de transmission 2. installation de commutation 3. palier 4. aiguilles 5. cage 6. bague extérieure 7. prolongement 8. chemin de guidage 8a. butée 8b. butée 9. axe longitudinal 10. broche 1. tige de commutation 1 la. perçage 12. axe de commutation 12a. perçage 13. axe de commutation 14. chemin de guidage 14a. butée 14b. butée 15. installation de commutation 16. palier 17. bille 18. cage 19. bague extérieure 20. coulisse 21. chemin de guidage 21 a. butée 21b. butée 22. chemin de guidage 22a. butée 22b. butée 23. chemin de guidage 23a. butée 23b. butée l1 24. chemin de guidage 25. broche 26. installation de commutation 27. palier s 28. bague extérieure 29. bille 30. coulisse a. flanc b. flanc 31. chemin de guidage 3 la. extrémité 31b. extrémité 32. chemin de guidage 32a. extrémité 32b. extrémité 33. chemin de guidage 33a. extrémité 33b. extrémité 34. ressort REVENDICATIONS 1 ) Installation de commutation (2, 15, 26) d'une boite de vitesses pour sélectionner et commuter des rapports de vitesse, comprenant au moins un organe de transmission (1) basculant pour transmettre par des opéra- tions de basculement et/ou de sélection, les mouvements initialisés ainsi qu'au moins un palier (3, 16, 27), les mouvements de l'organe de trans- mission (1) étant guidés dans une direction prédéterminée par au moins un chemin de guidage (8, 14, 21, 22, 23, 24, 31, 32, 33) et limités par le chemin de guidage (8, 14, 21, 22, 23, 24, 31, 32, 33), le palier (3, 16, 27) logeant l'organe de transmission (1) au moins en partie de manière bas- culante, caractérisée en ce qu' au moins une bague de palier (6, 19, 28) est munie du chemin de guidage. 2 ) Installation de commutation selon la revendication 1, caractérisée par un élément de guidage (10, 25, 28) prévu sur l'organe de transmission (1) pénètre dans une bague extérieure (6, 19,28) en venant radialement en saillie vers l'extérieur dans le chemin de guidage (8, 14, 21, 22, 23, 24, 31, 32, 33). 3 ) Installation de commutation selon la revendication 2 caractérisée en ce que l'organe de transmission (1) est un axe de commutation (11, 12) et l'élément de guidage une broche (10, 25) en saillie par rapport à l'axe de commutation (11, 12). 4 ) Installation de commutation selon la revendication 1, caractérisée en ce que les paliers (3, 16, 27) sont des paliers de roulement. ) Installation de commutation selon la revendication 1, caractérisée en ce que la bague de palier (28) est en tôle mise en forme et le chemin de guidage (31, 32, 33) est formé dans la tôle. 6 ) Installation de commutation selon la revendication 1, caractérisée en ce que la bague de palier (6, 19) est en tôle et le chemin de guidage (8, 14, 21, 22, 23, 24) traverse la tôle. 7 ) Installation de commutation selon la revendication 1, pour un organe de transmission coulissant axialement et basculant et ayant au moins un palier (16, 27), ce palier (16, 27) recevant l'organe de transmission (1) de manière coulissante axialement et au moins bascu- lante, caractérisée en ce qu' au moins la bague de palier (19, 28) comporte plusieurs chemins de gui- dage (21, 22, 23, 24, 31, 32, 33) reliés par une coulisse (20, 30) pour commuter sélectivement les vitesses. 8 ) Installation de commutation selon la revendication 7, caractérisée en ce que l'élément de guidage (29) est précontraint à l'aide d'au moins un ressort (34) contre les chemins de guidage (31, 32, 33). 9 ) Installation de commutation selon la revendication 7, caractérisée en ce que l'élément de guidage (29) est précontraint par au moins un ressort (34) contre des chemins de guidage (31, 32, 33) mis en forme dans la tôle, et au moins l'un des chemins de guidage (31, 32, 33) comporte un segment avec une cavité d'encliquetage pour une prise par encliquetage de l'élément de guidage (29).