Brevet FR2825438A1 — publié le 20021206

La présente invention concerne un mécanisme de changement de rapport d'une boîte de vitesses semi-automatique et une telle boîte de vitesse. Plus particulièrement, l'invention concerne un tel mécanisme adapté pour être actionné par des commandes d'impulsions montantes et descendantes. On connaît déjà des boîtes de vitesses dont l'actionnement est commandé par des impulsions montantes et descendantes à l'aide de boutons poussoirs ou de manettes, placées par exemple sous le volant du véhicule. Ces mécanismes utilisent des électrovannes complexes et coûteuses pour imprimer différents déplacements axiaux à des organes assurant les changements de rapport. Bien que de tels mécanismes procurent d'excellents résultats, leur réalisation s'avère relativement coûteuse, ce qui est incompatible avec leur installation sur des véhicules de série. La présente invention vise à proposer un mécanisme de changement de rapport d'une boîte de vitesses qui présente l'avantage d'être simple et économique à réaliser, tout en procurant une bonne efficacité. La présente invention a pour objet un mécanisme de changement de rapport d'une boîte de vitesses semi-automatique, caractérisé en ce qu'il comprend un circuit hydraulique comprenant des conduits d'amenée de fluide sous pression, un jeu de vannes agencées pour envoyer un fluide hydraulique sous pression de manière sélective dans les conduits d'amenée de fluide sous pression et un assemblage de vérins hydrauliques dont chacun comporte un piston apte à prendre au moins deux positions, les vérins dudit assemblage étant agencés pour cumuler les courses de leurs pistons, chaque vérin étant relié aux conduits d'amenée de fluide de manière que les vannes commandent individuellement le positionnement de chaque piston dans chacune de ses positions. Le dispositif selon l'invention est intéressant en ce que ses vérins hydrauliques additionnent leurs déplacements axiaux pour fournir un déplacement axial global qui peut avoir au moins deux amplitudes : celle d'un seul vérin ou celle, cumulée, de tous les vérins. Ainsi, grâce à l'invention, on peut aisément commander les déplacements du baladeur d'une boîte de vitesses dans laquelle les déplacements axiaux requis lors des changements de rapport ne sont pas tous identiques. En particulier, si le premier rapport ne nécessite qu'un déplacement axial d inférieur à un déplacement axial D requis pour le passage aux rapports supérieurs, il suffit de deux vérins dont l'un présente une amplitude d et dont l'autre présente une amplitude D-d pour couvrir tous les déplacements axiaux requis pour effectuer les changements de rapports. Ainsi, dans l'hypothèse ci-dessus, l'ensemble de vérins selon l'invention comprend deux vérins, par exemple aboutés. Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, les vannes du circuit hydraulique sont des électrovannes, commandables à distance à l'aide d'interrupteurs électriques. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, compatible avec le précédent, chaque vérin peut prendre deux positions de fin de course, ce qui est le mode de réalisation le plus simple et le plus fiable compte tenu de la stabilité de chaque position individuelle des vérins. Dans ce mode de réalisation, le circuit hydraulique comporte avantageusement quatre conduits de fluide sous pression, deux par vérin. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, également compatible avec les précédents, le circuit hydraulique comprend un vérin de relance qui agit sur l'accélérateur du véhicule lorsque le mécanisme de changement de rapport est actionné pour rétrograder, c'est-à-dire pour passer d'un rapport au rapport inférieur. De même, dans un autre mode de réalisation compatible avec les précédents, une coupure moteur est produite, par exemple électroniquement, lorsque le mécanisme de changement de rapport est actionné pour passer d'un rapport au rapport supérieur. Conformément à l'invention, le mécanisme de changement de rapport comprenant les vérins hydrauliques à courses cumulées se combine à un mécanisme d'entraînement à sens unique permettant d'actionner les vérins par impulsions successives pour déplacer un baladeur d'une boîte de vitesses. On obtient ainsi une commande de boîte par impulsion. Le mécanisme d'entraînement à sens unique peut, par exemple, être constitué par une crémaillère entre pièces à translation axiale ou par un mécanisme à cliquets entre pièces rotatives. L'invention porte également sur une boîte de vitesses semi-automatique à commande par impulsions munie d'un mécanisme de changement de rapport tel que décrit ci-dessus. Dans le but de mieux faire comprendre l'invention, on va en décrire maintenant un mode de réalisation donné à titre d'exemple non limitatif, en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue d'ensemble comprenant un ensemble de vérins, un barreau d'actionnement et un arbre relié à un barillet d'une boîte de vitesses, - la figure 2 est une section de l'arbre et du barillet montrant un mécanisme de cliquet assurant leur solidarisation temporaire en rotation, - la figure 3 est une vue de côté du barillet, - la figure 4 est une vue analogue à la figure 3, le barillet ayant tourné d'un angle donné, - la figure 5 est une vue schématique du circuit hydraulique d'actionnement des vérins de l'ensemble de vérins de la figure 1. Dans le mode de réalisation décrit, deux vérins 1,2 sont placés bout à bout selon leur direction axiale pour former un ensemble 3 servant à déplacer un barreau d'actionnement 4. Chaque vérin comporte un orifice d'alimentation 5,6, 7,8 en fluide sous pression à chacune de ses extrémités, ce qui lui permet de prendre deux positions de fin de course, à savoir une position rentrée et une position sortie. La course de chaque vérin est de douze millimètres, de sorte que la course totale de l'assemblage des deux vérins est de vingt-quatre millimètres. Les deux orifices d'alimentation 5,6 et 7,8 d'un vérin sont reliés à une électrovanne à deux voies 9,10, elle-même reliée à une source de fluide hydraulique sous pression 11. Chaque électrovanne 9,10 peut adopter une première configuration dans laquelle elle met un premier 5,7 des orifices du vérin 1,2 en communication avec la source 11 de fluide sous pression, tandis que le second orifice 6,8 du vérin est mis en communication avec un conduit de retour du fluide 12, ainsi qu'une deuxième configuration, inverse de la première, dans laquelle le second orifice 6,8 est mis en communication avec la source 11 de fluide sous pression tandis que le premier orifice 5,7 est mis en communication avec la conduite de retour de fluide. Comme on le voit à la figure 1, le barreau d'actionnement 4 engrène une roue partiellement dentée 13 d'un arbre 14 relié à un barillet 15 par l'intermédiaire de cliquets 16 (figure 2). Le détail des cliquets 16 et des encoches 17 avec lesquels ceux-ci coopèrent est bien connu de l'homme du métier et ne sera pas détaillé dans le cadre de la présente invention. Le barillet 14 comporte des nervures de guidage 18 servant au déplacement d'un baladeur de boîte (non représenté), comme cela est connu en matière de changement de vitesse, notamment sur des véhicules à deux roues, le choix d'un rapport de transmission correspondant à une position angulaire donnée du barillet, position dans laquelle le baladeur détermine l'engrènement correspondant dans la boîte de vitesses. Une montée d'un rapport au rapport supérieur s'effectue par une rotation du barillet 15 dans une direction donnée tandis qu'une descente s'effectue par une rotation du barillet dans la direction opposée. Dans le mode de réalisation décrit, cette rotation est provoquée par des rotations de l'arbre 14, lesquelles résultent de déplacements axiaux correspondants du barreau d'actionnement 4. Grâce au mécanisme à cliquets 16 interposé entre l'arbre 14 et le barillet 15, l'arbre peut faire tourner le barillet pour l'amener dans une position donnée et revenir dans la position d'attente représentée sur la figure 1, ce retour en position d'attente ne provoquant aucune rotation du barillet. Ainsi, le barreau d'actionnement 4 peut être mu axialement par l'ensemble de vérins 3 sur une course prédéterminée pour faire tourner l'arbre 14 et donc le barillet 15 sur un angle déterminé puis, une fois le barillet positionné, l'arbre 14 et le barreau d'actionnement 4 peuvent reprendre leur position d'attente, représentée à la figure 1. Pour changer de rapport, il suffit donc de déplacer le barreau 4 sur une course correspondant exactement à l'angle de rotation requis du barillet 15. A cet effet, l'ensemble de vérins de l'invention fonctionne de la manière suivante. Au point mort, le barillet 15 présente la partie rectiligne de ses nervures de guidage 18 en regard du baladeur (face visible sur la figure 3). Les pistons des deux vérins 1,2 sont rentrés, les électrovannes 9,10 étant positionnées de sorte que le fluide sous pression arrive aux orifices d'alimentation d'extrémité 5,8 desdits vérins. Le barreau d'actionnement 4 dans cette position de point mort est alors décalé (vers la droite sur la figure 1) d'une course de douze millimètre par rapport à sa position d'attente. Pour passer sur le premier rapport, le piston du premier vérin 1 est sorti par une action sur l'électrovanne 9, laquelle inverse les connexions entre les conduits et envoie du fluide hydraulique sous pression à travers l'orifice d'alimentation 6 du premier vérin. Le piston de ce premier vérin sort sur une course de douze millimètres. En conséquence, le barreau d'actionnement 4 se déplace sur une course de douze millimètres et atteint sa position d'attente représentée à la figure 1. Il entraîne l'arbre 14 en rotation sur un angle correspondant. Par l'intermédiaire du mécanisme à cliquets 16, l'arbre 14 fait tourner le barillet 15 d'un même angle et ce dernier amène une partie non rectiligne de ses nervures 18 (face visible sur la figure 4) en regard du baladeur de la boîte de vitesses qui passe sur le premier rapport. Par un maintien de la position de l'électrovanne 9, le premier vérin 1 conserve sa position sortie et le barreau d'actionnement 4, ainsi que l'arbre 14, demeurent en position d'attente. Pour passer du premier au second rapport, on actionne la deuxième électrovanne 10, laquelle envoie du fluide sous pression dans l'orifice d'alimentation 7 du second vérin 2, tandis qu'elle met l'orifice 8 en communication avec le conduit de retour 12. L'ensemble de vérins 3 s'allonge globalement et le barreau d'actionnement 4 se déplace en conséquence sur une course supplémentaire de douze millimètre en entraînant l'arbre 14 pour une nouvelle rotation. Le barillet 15 prend alors une nouvelle position qui place le baladeur de la boîte de vitesses pour une transmission sur le second rapport. L'alimentation en fluide sous pression du second vérin 2 est alors inversée et le piston du second vérin revient en position rentrée, ramenant ainsi le barreau d'actionnement 4 et l'arbre 3 en position d'attente. Grâce au mécanisme à cliquets 16, le barillet conserve sa position. Le passage aux rapports supérieurs s'effectue de la même manière, en sortant puis en rentrant le second vérin. Pour rétrograder, on procède de la manière suivante. Pour un rapport sélectionné, les deux vérins se trouvent dans la position suivante : le piston du premier vérin 1 est sorti suite au passage initial du point mort au premier rapport, le piston du second vérin 2 est rentré. Pour rétrograder, on actionne la première électrovanne 9 de manière à rentrer le premier vérin et donc à déplacer le barreau d'actionnement 4 (vers la droite sur le dessin) pour entraîner l'arbre 14 dans le sens des aiguilles d'une montre. Simultanément à l'opération de changement de rapport proprement dite, une relance moteur est produite grâce à un vérin 19 qui reçoit la pression du fluide évacué par le premier vérin 1 et actionne un organe d'alimentation du moteur, lequel passe ainsi à un régime élevé juste avant le changement de rapport. Le barillet 15 effectue une rotation correspondant au déplacement du barreau d'actionnement 4 et déplace le baladeur de la boîte de vitesses pour passer au rapport inférieur. On ressort ensuite le piston du premier vérin 1 pour ramener le barreau et l'arbre 3 en position d'attente. Grâce au mécanisme à cliquets 16, le barillet conserve sa nouvelle position tandis que le barreau d'actionnement reprend sa position d'attente. Une répétition des mêmes opérations permet de descendre successivement les rapports jusqu'au premier. Lorsque l'on a atteint le premier rapport, on rentre le piston du premier vérin pour déplacer le barreau d'actionnement et le barillet en position de point mort. Le premier vérin conserve alors sa position rentrée. Il est bien entendu que la description qui précède n'est pas limitative et peut recevoir toute modification désirable tout en restant dans le cadre de la présente invention. En particulier, la structure cylindrique rotative constituée par l'arbre et le barillet pour commander les déplacements du baladeur de boîte pourrait être remplacée par une structure linéaire à translation. Dans ce cas, le mécanisme à cliquets serait remplaçable par une crémaillère. REVENDICATIONS 1. Mécanisme de changement de rapport d'une boîte de vitesses semi-automatique, caractérisé en ce qu'il comprend un circuit hydraulique comprenant des conduits d'amenée de fluide sous pression, un jeu de vannes (9,10) agencées pour envoyer un fluide hydraulique sous pression de manière sélective dans les conduits d'amenée de fluide sous pression et un assemblage (3) de vérins hydrauliques (1,2) dont chacun comporte un piston apte à prendre au moins deux positions, les vérins dudit assemblage étant agencés pour cumuler les courses de leurs pistons, chaque vérin étant relié aux conduits d'amenée de fluide de manière que les vannes (9,10) commandent individuellement le positionnement de chaque piston dans chacune de ses positions. 2. Mécanisme selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'ensemble de vérins selon l'invention comprend deux vérins (1,2), par exemple aboutés. 3. Mécanisme selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les vannes (9,10) du circuit hydraulique sont des électrovannes. 4. Mécanisme selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que chaque vérin (1,2) peut prendre deux positions de fin de course. 5. Mécanisme selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le circuit hydraulique comporte quatre conduits de fluide sous pression, deux par vérin. 6. Mécanisme selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le circuit hydraulique comprend un vérin de relance (19) qui agit sur un accélérateur de moteur lorsque le mécanisme de changement de rapport est actionné pour rétrograder, c'est-à-dire pour passer d'un rapport au rapport inférieur. 7. Mécanisme selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens réalisant une coupure moteur lorsque le mécanisme de changement de rapport est actionné pour passer d'un rapport au rapport supérieur. 8. Mécanisme selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'il comprend un mécanisme d'entraînement à sens unique (16) permettant d'actionner les vérins par impulsions successives pour déplacer un baladeur d'une boîte de vitesses. 9. Mécanisme selon la revendication 8, caractérisé en ce que le mécanisme d'entraînement à sens unique est constitué par une crémaillère entre pièces à translation axiale ou par un mécanisme à cliquets (16) entre pièces rotatives. 10. Boîte de vitesses semi-automatique à commande par impulsions munie d'un mécanisme de changement de rapport selon l'une quelconque des revendications précédentes.