Brevet FR2839132A1 — publié le 20031031

précédentes. La présente invention se rapporte à un actionneur pour boîte de vitesses robotisée, et à une boîte de vitesses robotisoe comprenant un tel actionneur. Une boîte de vitesses traditionnelle comprend un mécanisme de changement de vitesse, coopérant avec un mécanisme de déUrayage. Dans une boîte de vitesses robotisée, les changements de vitesses sont réalisés par des actionneurs électriques, hydrauliques ou électrohydrauliques. Par exemple, en référence à la figure 1, une boîte de vitesses 1 comprend des fourchettes 10 disposées côte à côte et correspondant à des crabots. Chaque fourchette correspond à une ligne de vitesses. Pour une boîte cinq vitesses et marche arrière comme celle représentée sur la figure 1, une première fourchette permet, selon qu'on la déplace dans un sens ou dans l'autre, l' engagement de la première ou de la seconde vitesse, une seconde fourchette permet l' engagement de la troisième ou de la quatrième vitesse et une troisième fourchette permet l' engagement de la cinquième vitesse ou de la marche arrière. Un doigt de commande 15 peut être déplacé transversalement entre les fourchettes 10 pour la sélection d'une ligne de vitesses. Une fois que le doigt 15 est positionné dans le plan de la fourchette qui correspond au crabot que l'on veut déplacer, il peut être déplacé dans le plan de cette fourchette afin d'engager une vitesse. Des actionneurs électriques, hydrauliques ou électrohydrauliques peuvent être utilisés pour commander d' une part le déplacement transversal du doigt 15, c' est à-dire le mouvement de sélection, et d'autre part le déplacement dans le plan d'une fourchette 10 du doigt 1, c'est à dire le mouvement d' engagement. Des dispositifs à actionneurs électriques pour actionner un doigt de commande de boîte de vitesse connus dans l'état de la technique utilisent deux actionneurs électriques agissant sur un arbre de commande à l'extrémité duquel est monté le doigt de commande. L'arUre de commande peut tourner autour de son axe et se translater le long de cet axe. Un actionneur de sélection commande la translation de l'arbre de commande et un actionneur d' engagement commande la rotation de cet arUre. Un exemple de dispositif à actionneurs électriques de type connu est représenté sur la figure 2. Le doigt de commande 15 est monté à l'extrémité d'un arUre de commande 17 pouvant tourner autour de son axe et se translater le long de cet axe. L'arUre 17 s'étend perpendiculairement au plan d'une fourchette 10. Le doigt s'étend radialement par rapport à l'arUre 17 et, par conséquent, dans le plan d'une fourchette 10. Un dispositif d'actionnement 40 comprenant un actionneur de sélection et un actionneur d' engagement commande la translation et la rotation de l'arbre 17. Des moyens de billage 20 permettent de maintenir l'arbre 17 dans une position de sélection de ligne de vitesse. Ces moyens comprennent une bille montée à une extrémité d'un support déformable comme un ressort dont l'autre extrémité est montée fixe dans la boîte de vitesses. Des encoches 30 sont ménagées sur l'arUre de commande 17 à intervalle réqulier correspondant à l'écartement entre deux fourchettes 10. Il y a autant d'encoches sur l'arbre 17 qu'il y a de fourchettes 10. Ces encoches sont positionnées de manière à correspondre aux positions de sélection de ligne de vitesse du doigt 15. Dans une position de sélection de ligne de vitesse du doigt 15, la bille du billage 20 se trouve dans une encoche 30 et permet ainsi de maintenir l'arUre 17 en position. Lorsque l'actionneur de sélection exerce une force sur l'arbre 17, cette force, transmise par la pente inclince de l'encoche 30 sur laquelle porte la bille, est suffisante pour entraîner une déformation du support déformable du billage 20, et, par conséquent, la libération de la bille de cette encoche 30. Le billage 20 sert notamment, lors d'une opération de changement de vitesse, à maintenir le doigt de commande fixe en tranelation avant et après l'étape de sélection de vitesse, lorsqu'aucune vitesse n'est engagée. On évite ainsi un déplacement inopiné en translation du doigt de commande, dû, par exemple, au passage d'un véhicule sur un accident de terrain tel qu'un " nid de poule ". L'actionneur de sélection doit pouvoir fournir une force suffisante pour libérer la bille de maintien. Ceci implique la mise en _uvre d'un actionneur pouvant développer une force importante, ce qui a pour conséquence un encombrement et un coût de l'actionneur importants. De plus, le billage proprement dit occupe une place non négligeable dans la boîte de vitesse et a lui même un certain coût. La présente invention a pour but de supprimer ces inconvénients. On atteint ce but de l' invention avec un actionneur de sélection pour arbre de commande de boîte de vitesses robatisoe, remarquable en ce qu'il comprend des moyens pour indexer les positions de sélection dudit arbre de commande. Grâce aux moyens d'indexation de l'actionneur de sélection, on peut se passer d'un billage, et il n'est donc plus nécessaire d'avoir un actionneur suffisamment puissant pour vaincre la résistance d'un tel billage. On peut de la sorte réduire l'encombrement et le coût par rapport aux dispositifs de l'état de la technique. Suivant d'autres caractéristiques de l'actionneur selon l' invention: ledit actionneur est du type pas à pas, - ledit actionneur est du type linéaire à aimants permanents, - ledit actionneur est asservi. Un actionneur de type pas à pas étant caractérisé par un nombre limité de positions stables correspondant chacune à une position de sélection de l'arbre de commande, il permet d' assurer le maintien de l'arbre de commande dans ces positions stables. La présente invention se rapporte également à un dispositif d'actionnement d'une boîte de vitesses robotisée, du type comprenant un arbre de commande, des moyens pour translater ledit arUre de commande en vue de sélectionner une fourchette de passage de vitesse, et des moyens pour faire pivoter ledit arbre de commande en vue d'engager ladite fourchette de passage de vitesse, remarquable en ce que lesUits moyens de translation comprennent un actionneur de sélection conforme à ce qui précède. La présente invention se rapporte également à une boîte de vitesses robatisoe, remarquable en ce qu'elle comprend un dispositif d'actionnement conforme à ce qui précède. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lumière de la description qui va suivre et à l'examen du dessin annexé, dans lequel: - la figure 1 est une vue simplifiée en perepective représentant certains éléments d'une boîte de vitesses robotisée de l'état de la technique, - la figure 2 est une vue simplifiée en perspective représentant un dispositif d' actionnement de l' état de la technique pour la boîte de vitesses robotisée de la figure 1, - la figure 3 est un bloc-diagramme représentant de manière simplifice un premier mode de réalisation d'un dispositif d'actionnement selon l' invention, - la figure 4 est une représentation avec bloc diagramme et vue schématique partielle en perspective d'un exemple de dispositif d'actionnement conforme à la figure 3 coopérant avec une boîte de vitesses robotisce, - la figure 5 est un bloc-diagramme représentant de manière simplifiée un deuxième mode de réalisation d'un dispositif d'actionnement selon l' invention, et - la figure 6 est une vue schématique de face d'un actionneur linéaire. Sur ces figures, des références identiques ou analogues désignent des organes ou ensembles d'organes identiques ou analogues. Un dispositif d'actionnement selon l' invention s'applique à une boîte de vitesse robotisée comme celle décrite en référence à la figure 1. Comme dans le dispositif d'actionnement de l'état de la technique, représenté sur la figure 2, le doigt de commande est monté à l' extrémité d' un arUre de commande pouvant tourner autour de son axe et se translater le long de cet axe. Un actionneur de sélection commande la translation de l'arUre de commande et, par conséquent, le mouvement de sélection du doigt de commande. Un actionneur d' engagement commande la rotation de l'arbre de commande et, par conséquent, le mouvement d' engagement du doigt de commande. La présente invention concerne principalement le fonctionnement de l'actionneur de sélection. Il s'agit de maintenir fixe en translation le doigt de commande avant et après une étape de déplacement en translation dudit doigt, lorsque aucune vitesse n'est engagée. Un séquencement du fonctionnement du dispositif d'actionnement pour une opération de changement de vitesse peut comprendre les étapes suivantes: une étape de débrayage, une étape de maintien en position de l'arUre de commande, une étape de désengagement de vitesse engagée, une étape de changement de ligne de vitesse, une étape d' engagement de vitesse, une étape d'arrêt de maintien en position de l'arbre de commande et une étape d'embrayage. Les étapes d'embrayage et de débrayage sont bien connues et ne seront pas décrites en détail ici. Les étapes d' engagement et de désengagement de vitesse concernent principalement l'actionneur d' engagement. Les étapes de changement de ligne de vitesse, de maintien en position de l'arbre et d'arrêt du maintien en position de l'arUre concernent principalement l'actionneur de sélection. L'actionneur de sélection n'est sollicité que pendant les changements de vitesse pour que sa consommation reste faible. La figure 3 représente de manière simplifice un premier mode de réalisation d' un dispositif d' actionnement selon l' invention. Un élément de commande 105 permet de commander l'actionneur d' engagement 120 et l'actionneur de sélection , lesUits actionneurs 120 et 130 permettant de solliciter l'artre de commande 117 et donc le doigt de commande par l'intermédiaire d'un mécanisme de transmission 150. Un capteur de position 140 est associé à l'actionneur de sélection 130. Ce capteur peut être intégré dans le macanisme de transmission 150 ou directement sur l'arUre de commande 117. Dans tous les cas, ce capteur permet de donner une information de position de l'arbre de commande 117, et donc de réaliser une commande en chaîne boualée de l'actionneur de sélection 130. L'élément de commande 105 fournit une consigne de position correspondant à la position souhaitée pour l'arUre de commande 117. La consigne de position est comparce à la position mesurse par le capteur de position 140. Il en résulte une commande effective transmise à l'actionneur de sélection 130 visant à réduire la différence entre la consigne de position et la position mesurce. Ce mode de commande en chaîne boualée permet de réaliser le maintien en position de l'arUre de commande 117 après le désengagement d'une vitesse, le mouvement de changement de ligne de vitesse et le maintien en position de l'arUre de commande avant l' engagement d'une nouvelle vitesse. L'élément de commande 105 émet une consigne de position correspondant à la position de la ligne de vitesse en cours avant l'étape de désengagement de vitesse. Au moment de l'étape de changement de ligne de vitesse, l'élément de commande 105 change cette consigne de position en une consigne de position correspondant à la position de la nouvelle ligne de vitesse. L'élément de commande 105 maintient la nouvelle consigne de position jusqu'à la fin de l'étape d' engagement de nouvelle vitesse. L'étape d'arrêt de maintien en position correspond à la fin de l'alimentation de l'actionneur de sélection 130. Le maintien en position de l'arbre de commande 117 se fait donc par asservissement de l'actionneur de sélection dans la position souhaitée. Dans ce premier mode de réalisation, les actionneurs d' engagement 120 et de sélection 130 peuvent comprendre tous les deux des moteurs électriques rotatifs. Toutefois, l'actionneur de sélection 130 peut également être un actionneur électrique linéaire à prise directe, c'est à dire un actionneur électrique qui commande directement un mouvement linéaire. Dans ce cas, il n'est alors pas nécessaire d'utiliser un mécanisme de transformation de mouvement rotatif en mouvement linéaire. On a représenté sur la figure 4 un dispositif d' actionnement de ce type, c' est-à-dire comprenant un actionneur d' engagement 120 comprenant un moteur électrique, et un actionneur de sélection 130 constitué par un actionneur électrique linéaire à prise directe. Comme dans le dispositif de l'état de la technique représenté à la figure 2, le doigt de commande 115 est monté à l'extrémité d'un arbre de commande 117 pouvant tourner autour de son axe et se tranelater le long de cet axe. L'arbre de commande 117 est monté coaxial dans un arUre d' engagement 118 dont il est solidaire en rotation mais par rapport auquel il est libre en translation. L'arbre de commande 117 est solidaire en translation de l'actionneur linéaire 130, mais il est libre en rotation par rapport à ce dernier. Chacune des positions stables de l'actionneur linéaire 130 correspond à la sélection d'une des fourchettes 110. Un capteur de position 140 est associé à l'actionneur de sélection 130. La position mesurée est envoyée à une électronique de commande 105 permettant un pilotage en chaîne boualée de l'actionneur de sélection 130. L'actionneur d' engagement 120 comprend un moteur à arbre rotatif 121 portant à son extrémité un pignon 122 en prise avec une roue dentée 123 sur laquelle est montée ccaxialement un pignon 124 en prise avec une roue dentée qui commande la rotation de l'arUre d' engagement 118 et, par suite, de l'arbre de commande 117. L'actionneur d' engagement 120 est piloté par l'électronique de commande 105. La figure 5 représente de manière simplifiée un deuxième mode de réalisation d'un dispositif d'actionnement selon l'invention. Une électronique de commande 205 permet de commander l'actionneur d' engagement 220 et l'actionneur de sélection 230, lesUits actionneurs 220 et 230 permettant de solliciter l'arbre de commande 217 et donc le doigt de commande par l'intermédiaire d'un mécanisme de transmission 250. Dans ce mode de réalisation, l'actionneur de sélection 230 est un actionneur pas à pas, c'est à dire un actionneur adapté à se déplacer entre un certain nombre de positions stables séparées les unes des autres par une même distance correspondant au pas de l'actionneur. L'actionneur 230, de type pas à pas, a un pas correspondant à l'écartement entre deux fourchettes et un nombre de positions stables correspondant au nombre total de fourchettes. Du fait des caractéristiques de l'actionneur 230, la commande de cet actionneur peut se faire en chaîne ouverte. L'électronique de commande 205 fournit une commande de position correspondant à la ligne de vitesse en cours avant l'étape de désengagement de vitesse. Cette commande assure que l'actionneur 230 reste dans la position stable correspondant à la ligne de vitesse en cours. Au moment de l'étape de changement de ligne de vitesse, l'électronique de commande 205 change cette commande de position et la remplace par une commande de position correspondant à la nouvelle ligne de vitesse. L'électronique de commande 205 maintient la nouvelle commande de position jusqu'à la fin de l'étape d' engagement de nouvelle vitesse. L'étape d'arrêt de maintien en position correspond à la fin de l'alimentation de l'actionneur de sélection. Le maintien en position, suivant ce mode de réalisation, se fait donc grâce à la présence de positions stables de l'actionneur correspondant aux lignes de vitesses. Dans ce second mode de réalisation, seul l'actionneur d' engagement 220 comprend un moteur électrique rotatif. L'actionneur de sélection peut, par exemple, être un actionneur linéaire pas à pas à aimants permanents ou à reluctance variable. La figure 6 représente schématiquement un mode de réalisation d'actionneur linéaire à prise directe de type pas à pas à reluctance variable. Ainsi qu'on le voit sur cette figure, cet actionneur 330 comprend une partie fixe 331 et une partie mobile 332 coulissant à l'intérieur de la partie fixe. L'arUre de commande du doigt de commande est solidaire en translation de la partie mobile 332. La partie fixe 331 comprend une pluralité de bobines 333, 334, 335, 336 dont le nombre correspond au nombre de positions stables de l'actionneur. Dans le mode de réalisation représenté, ces bobines sont au nombre de quatre. Il s'agit donc d'un actionneur à trois pas qui a donc quatre positions fixes. Les bobines sont disposées les unes à la suite des autres, alternativement au dessus et au dessous de la partie mobile, de manière que la zone séparant deux bobines se trouve en regard d'une autre bobine. La partie mobile 332 est réalisée en matériau métallique et comprend des dents de dimensions correspondant sensiblement à celles des bobines. Lorsqu'une bobine est alimentée, un champ magnétique est engendré, exercant sur la partie mobile. 332 une force tendant à attirer les deux dents de la partie mobile 332 les plus proches de la bobine alimentée au droit de cette bobine. Par exemple, la position représentée sur la figure 6 est commandée par l'alimentation de la bobine 333. Si la bobine 333 n'est plus alimentée et la bobine 334 est alimentée, la bobine 334 va attirer les deux dents de la partie mobile 332 qui vont venir se placer au droit de cette bobine, provoquant un déplacement de la partie mobile 332 d'un pas. Les déplacements de la partie mobile 332 et donc de l'arUre de commande sont assurés par injection de courant dans une bobine. Les-maintiens en position de la partie mobile et donc de l'arbre de commande sont assurés par maintien du courant dans cette bobine. Le séquencement peut donc être celui décrit précédemment. Par conséquent, l'actionneur de sélection n'est sollicité que pendant les changements de vitesse. Bien entendu, la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés, fournis à titre d'exemple illustratif et non limitatif. C' est ainsi par exemple que d'autres actionneurs pas à pas qu'un actionneur linéaire pourraient être utilisés, tels que des actionneurs rotatifs pas à pas, par exemple. REVENDI CAT IONS 1. Actionneur de sélection (130; 230; 330) pour arbre de commande (117; 217) de boîte de vitesses robatisoe (1), caractérisé en ce qu'il comprend des moyens pour indexer les positions de sélection dudit arUre de commande. 2. Actionneur (230; 330) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est du type pas à pas. 3. Actionneur (330) selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il est du type linéaire à aimants permanents ou à reluctance variable. 4. Actionneur (130) selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est asservi. 5. Dispositif d'actionnement d'une boîte de vitesses robatisée, du type comprenant un arbre de commande (117), des moyens (130, 140) pour translater ledit arbre de commande en vue de sélectionner une fourchette de passage de vitesse (10), et des moyens (120 à 125) pour faire pivoter ledit arbre de commande (117) en vue d'engager ladite fourchette de passage de vitesse (10), caractérisé en ce que lesUits moyens de translation comprennent un actionneur de sélection (130) conforme à l'une quelconque des revendications 1 à 4. 6. Boîte de vitesses robatisse, caractérisoe en ce qu'elle comprend un dispositif d'actionnement conforme à