Brevet FR2844570A1 — publié le 20040319

La présente invention concerne un dispositif de sélection et de passage de vitesses pour une boîte de vitesses pilotée de véhicule automobile. Selon une conception connue de boîte de vitesses 5 pilotée, on pilote la commande interne existante de la boîte de vitesses. Une telle conception a pour inconvénient de rendre la boîte de vitesses très encombrante à cause de la commande interne complexe pourvue de renvois mécaniques. La présente invention propose un dispositif de sélection et de passage de vitesses permettant de diminuer l'encombrement de la boîte de vitesses pilotée et de procurer un gain économique avantageux. A cet effet, l'invention concerne un dispositif de 15 sélection et de passage de vitesses pour une boîte de vitesses pilotée de véhicule automobile comprenant plusieurs fourchettes portées par un axe à déplacement commandé en translation relativement au carter de la boîte de vitesses et permettant l'engagement d'un rapport 20 de vitesses choisi associé à l'une des fourchettes par l'intermédiaire d'un manchon de synchronisation lié en translation à la fourchette, et qui est caractérisé en ce qu'il comprend des organes de sélection associés respectivement aux fourchettes et pouvant être 25 sélectivement commandés pour déplacer radialement un doigt de verrouillage de la fourchette sélectionnée dans une gorge de l'axe de manière à solidariser la fourchette sélectionnée à cet axe et déplacer en translation la fourchette pour le passage du rapport de vitesse choisi 30 associé à cette fourchette. Chaque organe de sélection est fixé au carter de la boîte de vitesses au droit d'un manchon de la fourchette correspondante traversé par l'axe de passage de vitesse et comprend un piston permettant de déplacer radialement 35 le doigt de verrouillage à l'encontre de la force de rappel d'un ressort, lorsque l'organe de sélection est piloté, d'une position de verrouillage de la fourchette au carter correspondant à la position de point à mort de celle-ci et à laquelle l'axe de passage coulisse librement dans le manchon de la fourchette, à une position de verrouillage du manchon de la fourchette à 5 l'axe de passage à laquelle le manchon peut se déplacer librement en translation relativement au carter pour assurer le passage du rapport de vitesse choisi associé à la fourchette sélectionnée. Selon une variante de réalisation, chaque organe de 10 sélection est constitué par un électro-aimant à simple effet dont le barreau constitue le piston de déplacement du doigt de verrouillage. Selon une autre variante de réalisation, chaque organe de sélection est constitué par un petit vérin 15 hydraulique à simple effet. Chaque doigt de verrouillage peut se déplacer dans un perçage du manchon situé en regard de la gorge correspondante de l'axe de passage, le perçage comportant un lamage sur le fond duquel est en appui une extrémité 20 du ressort de rappel dont l'extrémité opposée est en appui sur une collerette du doigt de verrouillage. Chaque piston d'un organe de verrouillage peut se déplacer dans un perçage du carter situé en regard du perçage de réception du doigt de verrouillage lorsque la 25 fourchette occupe sa position de point à mort et le piston, lorsque l'organe de sélection est piloté, pousse directement le doigt de verrouillage à sa position de verrouillage de la fourchette à l'axe de passage et est en contact glissant avec le doigt de verrouillage pour 30 permettre le déplacement en translation du manchon de la fourchette sélectionnée relativement au carter. Chaque organe de sélection est piloté de façon monostable. Les fourchettes sont montées sur un axe commun dont 35 le déplacement en translation est commandé par un vérin hydraulique à double effet ou par un moteur électrique via une démultiplication. En variante, chaque fourchette est montée sur un axe qui lui est propre. Avantageusement, deux des organes de sélection peuvent être pilotés simultanément pour permettre 5 l'engagement en même temps de deux rapports de vitesses de manière à créer un frein de parking. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement dans la description 10 explicative qui va suivre faite en référence aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant deux modes de réalisation de l'invention et dans lesquels: - La figure 1 est une vue partielle de l'intérieur 15 d'une boîte de vitesses pilotée, comprenant le dispositif de sélection et de passage de vitesses conforme à l'invention; - La figure 2 est une vue agrandie de la partie cerclée en II de la figure 1 et représentant le 20 verrouillage d'une fourchette à l'axe de passage correspondant; - La figure 3 est une vue semblable à celle de la figure 2 et représentant le verrouillage de la fourchette au carter de la boîte de vitesses; et - La figure 4 représente une variante de réalisation de la boîte de vitesses pilotée de la figure 1. Selon la boîte de vitesses pilotée de véhicule automobile représentée en figure 1, les fourchettes 1 30 sont montées sur un axe commun 2 pouvant être déplacé en translation relativement au carter 3 de la boîte de vitesses pour permettre l'engagement de l'un choisi d'au moins un rapport de vitesse associé à la fourchette sélectionnée correspondante par l'intermédiaire d'un 35 manchon de synchronisation 4 lié en translation à la fourchette 1. La boîte de vitesses de la figure 1 comporte trois fourchettes 1, dont deux sont destinées au passage respectivement des première / deuxième vitesses et des troisième / quatrième vitesses et la troisième est destinée au passage de la marche arrière. Bien entendu, il est possible de prévoir une boîte de vitesses à quatre fourchettes assurant six rapports de marche avant et un rapport de marche arrière, sans sortir du cadre de la présente invention. Le dispositif de l'invention comprend des organes de sélection 5 associés respectivement aux fourchettes 1 et pouvant être sélectivement pilotés pour verrouiller une fourchette de passage d'un rapport de vitesses à l'axe 2, les autres organes de sélection non pilotés 15 assurant le verrouillage au carter 3 de leurs fourchettes respectives 1 en position de point à mort. Comme cela ressort mieux des figures 2 et 3, chaque organe de sélection 5 comprend un corps 6 fixé dans un perçage 7 du carter 3 et dans lequel est monté mobile, 20 suivant une direction transversale à l'axe du passage 2, un élément cylindrique formant piston 8 coopérant avec un doigt cylindrique 9 pour le déplacer radialement à l'axe 2 d'une position de verrouillage de la fourchette correspondante 1 au carter 3 correspondant à sa position 25 de point à mort comme cela est représenté à la figure 3 et à laquelle l'axe 2 peut coulisser librement relativement à la fourchette sans la déplacer en translation, à une position de verrouillage de cette fourchette à l'axe 2 de manière à déplacer en translation 30 la fourchette relativement au carter 3 lorsque l'axe 2 est entraîné en translation pour le passage de l'un des rapports de vitesse associé à cette fourchette correspondant au sens du déplacement de cet axe. En position de verrouillage de la fourchette 1 à 35 l'axe 2, le doigt 9 pénètre dans un perçage radial 10 de la fourchette 1, le perçage 10 comprenant un lamage 11 dans lequel est logé un ressort 12 de rappel du doigt 9 à sa position de verrouillage de la fourchette correspondante 1 au carter 3. Le perçage 10 est réalisé dans un manchon 13 de la fourchette 1 monté coaxialement sur l'axe 2. En position de verrouillage du manchon 13 au carter 3 représentée en figure 3, le doigt 9 est désengagé d'une gorge correspondante 14 de l'axe 2 située en regard du perçage 10 de ce manchon et le ressort 12 exerce sur le doigt 9 une force radiale de maintien de celui-ci à cette 10 position désengagée de la gorge 14. A cet effet, le ressort 12 est en appui par l'une de ses extrémités au fond du lamage 11 et par son extrémité opposée sur une collerette 15 du doigt 9 d'un diamètre sensiblement inférieur à celui du lamage et venant en butée sur le 15 bord délimitant l'extrémité inférieure, en considérant la figure 3, du perçage 7 du carter 3 recevant une portion supérieure du doigt 9 située au-dessus de la collerette 15, le perçage 7 étant situé en regard du perçage 10 coaxialement à celui-ci en position de verrouillage du 20 montage 13 du carter 3. L'effort exercé par le ressort 12 sur le doigt 9 permet de maintenir ce dernier relativement au carter 3 et, par conséquent, son extrémité inférieure est logée dans la partie inférieure correspondante du perçage 10 de manière que le 25 déplacement de l'axe 2 en direction transversale au doigt 9 puisse s'effectuer librement dans le fourreau 13 de la fourchette correspondante sans déplacer cette dernière. La figure 2 montre que le doigt a été déplacé par l'élément formant piston 8 en comprimant le ressort 12 30 avec l'extrémité inférieure du doigt 9 engagée avec faible jeu dans la gorge 14 de l'axe 2, l'extrémité supérieure de ce doigt étant désengagée du perçage 7 du carter 3 en ayant sa face supérieure située dans l'espace défini entre la surface latérale externe du manchon 13 et 35 la surface interne en vis-à-vis de la paroi du carter 3. La figure 2 montre également que l'élément formant piston 8 est en contact glissant avec le doigt 9 de façon à permettre le déplacement en translation de l'axe 2 et du manchon 13 en direction transversale à l'élément formant piston 8. Le contact entre l'élément formant piston 8 et la face supérieure du doigt 9 s'effectue dans l'espace défini précédemment. Selon une variante de réalisation, chaque organe de sélection 5 est un électro-aimant à simple effet dont le barreau ou noyau plongeur constitue l'élément formant piston 8 et qui est piloté de façon monostable. Selon une variante de réalisation, chaque organe de sélection 5 est un petit vérin hydraulique à simple effet dont l'élément 8 en constitue le piston de vérin. L'axe de passage 2 est entraîné en translation par un vérin hydraulique à double effet 15 solidaire du 15 carter 3 et, en variante, il peut être entraîné par un moteur électrique 16 par l'intermédiaire d'une démultiplication adéquate comme cela est représenté en figure 4. Le fonctionnement du dispositif de sélection de 20 passage de vitesse de l'invention ressort déjà de la description qui en a été faite ci-dessus et va être maintenant expliqué. Lorsque l'on souhaite engager un rapport de vitesse choisi associé à une fourchette 1, l'organe de sélection 25 correspondant 5 est piloté pour déplacer radialement l'élément formant piston 8 vers l'axe 2 de façon à permettre le déverrouillage du manchon 13 du carter 3 et le verrouillage de ce manchon à l'axe 2 par le doigt de verrouillage 9 s'engageant dans la gorge 14 de l'axe 2. Une fois la fourchette libérée du carter 3 et solidarisée à l'axe 2, ce dernier est déplacé en translation à partir de la position de point mort de la fourchette dans le sens approprié permettant d'engager le rapport de vitesse choisi associé à cette fourchette. 35 Lors de l'engagement de ce rapport, il est possible d'utiliser le doigt de verrouillage 9 avec un petit indexage pour indexer la fourchette en position engagée. Les autres organes de sélection n'étant pas pilotés, les doigts de verrouillage associés 9 maintiennent leurs fourchettes respectives 1 verrouillées au carter 3 de sorte que l'axe 2 se déplace librement relativement à ces 5 fourchettes verrouillées à leur position de point mort. Lors du désengagement du rapport de vitesse par déplacement dans le sens correspondant 2 de l'axe 2 pour ramener la fourchette à sa position de point mort, le doigt de verrouillage 9 revient naturellement sous 10 l'action du ressort 12 à sa position de verrouillage du manchon 13 au carter 3 désengageant le doigt 9 complètement de la gorge 14, sauf si le rapport suivant sélectionné est sur la même fourchette. Dans ce cas, l'organe de sélection 5 qui est à nouveau piloté permet 15 au doigt 9 d'y être maintenu dans la gorge 14 pour que l'axe 2 déplacé en sens opposé puisse assurer l'engagement du rapport suivant. Pour effectuer un changement de vitesse avec changement de fourchette, il suffit, alors que le rapport 20 précédent est encore engagé, de sélectionner la fourchette du rapport suivant en pilotant l'organe de sélection associé à cette fourchette et lorsque l'axe de passage 2 arrivera en position de point mort des fourchettes, le doigt de verrouillage associé à la 25 fourchette du rapport précédent sera déplacé par le ressort 12 à sa position de blocage de la fourchette au carter 3 et le doigt 9 de la fourchette du rapport suivant sera déplacé dans la gorge 14 pour verrouiller cette fourchette à l'axe 2. Lorsque toutes les fourchettes de passage de vitesses sont à leur position de point mort, il est possible de piloter simultanément deux organes de sélection 5 pour permettre l'engagement de deux rapports de vitesses en même temps de manière à créer un frein de 35 parking. Le dispositif a été décrit en référence à une architecture de boîte de vitesses selon laquelle les fourchettes sont portées par un axe commun, mais il est bien entendu qu'il peut s'appliquer à une architecture différente selon laquelle chaque fourchette est portée par un axe qui lui est propre et il est éventuellement 5 possible d'avoir un axe spécifique pour le passage des vitesses. Il sera alors nécessaire de lier les axes entre eux de manière à entraîner le mouvement d'engagement du rapport de vitesse choisi. Le dispositif ci-dessus décrit de l'invention 10 procure un gain économique avantageux. En effet, les organes de sélection ou actionneurs attaquent directement les fourchettes sans passer par une commande interne complexe avec des renvois mécaniques. En outre, ce dispositif diminue l'encombrement car le mouvement de 15 sélection est réduit au minimum et l'encombrement de la commande interne classique disparaît. De plus, le mouvement de passage peut être direct et simple comme un vérin en solution hydraulique. Le dispositif est par ailleurs facilement pilotable par l'électronique, les 20 lois des commandes sont simples et permettent un gain en vitesse significatif puisqu'il ne faut plus arrêter ou ralentir le véhicule lors du mouvement de sélection sauf pour les sauts de rapports. Ce dispositif peut être utilisé indépendamment en technologie hydraulique ou 25 électrique. REVENDICATIONS 1. Dispositif de sélection et de passage de vitesses pour une boîte de vitesses pilotée de véhicule 5 automobile comprenant plusieurs fourchettes (1) portées par un axe (2) à déplacement commandé en translation relativement au carter (3) de la boîte de vitesses et permettant l'engagement d'un rapport de vitesse choisi associé à l'une des fourchettes (1) par l'intermédiaire 10 d'un manchon de synchronisation (4) lié en translation à la fourchette (1), caractérisé en ce qu' il comprend des organes de sélection (5) associés respectivement aux fourchettes (1) et pouvant être sélectivement commandés pour déplacer radialement un doigt (9) de verrouillage de 15 la fourchette sélectionnée (1) dans une gorge (14) de l'axe (2) de manière à solidariser la fourchette sélectionnée (1) à cet axe et déplacer en translation la fourchette (1) pour le passage du rapport de vitesse choisi associé à cette fourchette. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que chaque organe de sélection (5) est fixé au carter (3) de la boîte de vitesses au droit d'un manchon (13) de la fourchette correspondante (1) traversé par l'axe de passage de vitesse (2) et comprend un piston (8) 25 permettant de déplacer radialement le doigt de verrouillage (9) à l'encontre de la force de rappel d'un ressort (12), lorsque l'organe de sélection est piloté, d'une position de verrouillage de la fourchette (1) au carter (3) correspondant à la position de point mort de 30 celle-ci et à laquelle l'axe de passage (2) coulisse librement dans le manchon (13) de la fourchette (1), à une position de verrouillage du manchon (13) de la fourchette (1) à l'axe de passage (2) à laquelle le manchon (13) peut se déplacer librement en translation 35 relativement au carter (3) pour assurer le passage du rapport de vitesse choisi associé à la fourchette sélectionnée (1). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque organe de sélection (5) est constitué par un électro-aimant à simple effet dont le barreau (8) constitue le piston de déplacement du doigt de verrouillage (9). 4. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que chaque organe de sélection (5) est constitué par un petit vérin hydraulique à simple effet. 5. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 4, 10 caractérisé en ce que chaque doigt de verrouillage (9) peut se déplacer dans un perçage (10) du manchon (13) situé en regard de la gorge correspondante (14) de l'axe de passage (2), le perçage (10) comportant un lamage (11) sur le fond duquel est en appui une extrémité du ressort 15 de rappel (12) dont l'extrémité opposée est en appui sur une collerette (15) du doigt de verrouillage (9). 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que chaque piston (8) d'un organe de verrouillage (5) peut se déplacer dans un perçage (7) du carter (3) 20 situé en regard du perçage de réception (10) du doigt de verrouillage (9) lorsque la fourchette (1) occupe sa position de point mort et le piston (8), lorsque l'organe de sélection (5) est piloté, pousse directement le doigt de verrouillage (9) à sa position de verrouillage de la 25 fourchette (1) à l'axe de passage (2) et est en contact glissant avec le doigt de verrouillage (9) pour permettre le déplacement en translation du manchon (13) de la fourchette sélectionnée (1) relativement au carter (3). 7. Dispositif selon l'une des revendications 30 précédentes, caractérisé en ce que chaque organe de sélection (5) est piloté de façon monostable. 8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les fourchettes (1) sont montées sur un axe commun (2) dont le déplacement en 35 translation est commandé par un vérin hydraulique à double effet (15) ou par un moteur électrique (16) via une démultiplication. il 9. Dispositif selon l'une des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que chaque fourchette (1) est montée sur un axe (2) qui lui est propre. 10. Dispositif selon l'une des revendications 5 précédentes, caractérisé en ce que deux des organes de sélection (5) peuvent être pilotés simultanément pour permettre l'engagement en même temps de deux rapports de vitesses de manière à créer un frein de parking.