Brevet FR2863028A1 — publié le 20050603

L'invention concerne un dispositif de sélection et de passage des vitesses pour une boîte de vitesses pilotée. Le dispositif de l'invention est applicable sur n'importe quel architecture de boîte de vitesses constituée de synchroniseurs ou de crabots, mais pilotée par des actionneurs électriques ou hydrauliques. De telles boîtes de vitesses comprennent un arbre primaire porteur d'un premier ensemble de pignons, qui est parallèle à au moins un arbre secondaire sur lequel est monté au moins un deuxième ensemble de pignons ainsi que des synchroniseurs. Très souvent, de telles boîtes de vitesses comprennent deux arbres secondaires sur lesquels sont montés respectivement un deuxième et un troisième ensemble de pignons ainsi que des synchroniseurs. La boîte de vitesses comprend en outre des fourchettes auxquelles sont associées des crosses permettant de déplacer les fourchettes le long d'un axe sur lequel sont montés, pour sélectionner et engager un rapport de vitesses ou pour changer de rapport de vitesses, deux doigts de passage. Le déplacement de l'une ou l'autre des fourchettes est obtenu par l'engagement d'un doigt de passage entre les crosses d'une fourchette choisie. Le doigt de passage est monté sur un axe permettant, par une translation axiale, de choisir la fourchette à actionner et, par un mouvement en rotation, de déplacer la fourchette pour obtenir respectivement l'engagement ou le désengagement d'un rapport de vitesses. L'axe de commande portant le doigt de passage est relié à des moyens d'entraînement en translation et en rotation électriques ou hydrauliques. Le but de l'invention est d'améliorer l'architecture existante de boîtes de vitesses de manière à obtenir une présélection des vitesses directement supérieures ou inférieures. Le but de l'invention est atteint avec un dispositif de sélection et de passage de vitesses comprenant un axe de commande pourvu d'un doigt de passage unique destiné à actionner les fourchettes de passage de la boîte de vitesses en s'engageant entre des crosses de la fourchette choisie, les crosses ayant une épaisseur axiale double par rapport à l'épaisseur axiale du doigt de passage et étant décalées, dans le sens de l'axe de rotation de l'axe de commande, les unes par rapport aux autres. De plus, l'axe de commande est pourvu, outre du doigt de passage, d'un doigt d'extraction placé sur un rayon de moitié de celui du doigt de passage. Cette conception du dispositif de l'invention permet de présélectionner le rapport de vitesses directement supérieur ou inférieur suivant à engager avant d'effectuer le changement de vitesses. En effet, la disposition des vitesses est telle que, dans un schéma de disposition des vitesses en H, deux vitesses successives sont engagées par la même fourchette et les deux vitesses directement inférieures ou supérieures suivantes sont engagées par la fourchette respectivement suivante ou précédente. En conséquence, l'engagement d'une vitesse est obtenu par la disposition préalable du doigt de passage devant la fourchette destinée à engager la nouvelle vitesse choisie et, ensuite, par la rotation du doigt de passage dans la direction appropriée pour obtenir l'engagement de la vitesse choisie. Ensuite, lorsqu'il s'agit d'engager la vitesse directement supérieure ou inférieure, on pivote le doigt de passage dans l'autre sens pour obtenir à la fois le désengagement de la vitesse précédente et l'engagement de la vitesse suivante. Dans les boîtes de vitesses utilisées avant l'invention, l'engagement direct de la vitesse immédiatement supérieure ou inférieure par simple pivotement du doigt de passage était possible seulement lorsque la vitesse immédiatement supérieure ou inférieure était engagée par la même fourchette que la vitesse que l'on voulait dégager. Contrairement à cela, le dispositif de l'invention permet le changement direct, c'est-à-dire par simple pivotement du doigt de passage, aussi, lorsque la vitesse suivante est actionnée par la fourchette voisine puisque le dégagement de l'ancienne vitesse est assurée par le doigt d'extraction simultanément avec l'engagement de la nouvelle vitesse par le doigt de passage, comme cela est expliqué plus en détail plus loin dans la description. Le dispositif de sélection et de passage de vitesses de l'invention peut avoir l'une ou l'autre des caractéristiques supplémentaires enoncées ci-après, considérée isolément ou selon toutes leurs combinaisons techniquement possibles, selon le mode de réalisation choisi: - le doigt de passage et le doigt d'extraction sont orientés dans une même direction radiale par rapport à l'axe de commande et sont montés fixe en rotation par rapport à cet axe; - le doigt de passage et le doigt d'extraction sont 20 formés en une seule pièce autour d'une même ligne de symétrie radiale de l'axe de commande; - l'axe de commande comporte un corps essentiellement cylindrique avec une partie radialement légèrement en saillie constituant le doigt d'extraction et une partie radialement plus fortement en saillie constituant le doigt de passage; une variante étant que le doigt de passage et le doigt d'extraction sont constitués par une seule partie radialement en saillie et ayant axialement des dimensions différentes, à savoir:le doigt d'extraction a une étendue axiale environ trois fois plus grande que celle du doigt de passage; - l'axe de commande est pourvu d'un moyen de verrouillage destiné à imposer la position point mort des fourchettes non sélectionnées; - le corps essentiellement cylindrique de l'axe de commande comprend deux parties radialement en saillie constituant un moyen de verrouillage destiné à imposer la position point mort des fourchettes non sélectionnées. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description ci-après d'un mode de réalisation en référence aux dessins. Dans les dessins, la figure 1 représente, de manière très schématique, une boîte de vitesses incorporant le dispositif de l'invention, la figure 2 représente les crosses des fourchettes de passage et l'axe de commande pour ces fourchettes, la figure 3 représente la position des crosses associées aux fourchettes avec leur engagement d'une vitesse, la figure 4 montre en trois figures successives 4A, 4B, 4C la position relative de deux fourchettes voisines au cours d'un changement de vitesse et la figure 5 représente une vue en perspective du corps cylindrique de l'axe de commande pour les 20 fourchettes. La boîte de vitesses représentée sur la figure 1 comprend un arbre primaire 1 porteur d'un premier ensemble de pignons 2, 3, 4. Cet arbre primaire est parallèle à deux arbres secondaires 5, 6 sur lesquels sont montés un deuxième et un troisième ensemble de pignons dont on ne voit que les pignons 7, 8 et 9 de l'arbre secondaire 5. Les deux arbres secondaires 5, 6 sont également porteurs de synchroniseurs associés aux pignons. La boîte de vitesses comprend par ailleurs des fourchettes pour le déplacement le long respectivement l'arbre secondaire 6. Pour actionner les figure 1 ne montre que les fourchettes 10 et sur les synchroniseurs de l'arbre secondaire des fourchettes est associée à un élément pourvu de deux crosses 21, 22 et d'une partie L'ensemble des crosses et fourchettes est disposé de axial des synchroniseurs secondaire 5 et l'arbre fourchettes dont la 11 agissant 5, chacune mobile 20 dorsale 23. manière telle que le déplacement de l'un ou l'autre des éléments mobiles 20 le long des arbres secondaires 5, 6 résulte en un engagement de l'une ou de l'autre des vitesses. Pour obtenir la sélection et le passage d'une vitesse selon l'invention, le dispositif de l'invention comprend un axe de commande 27 pourvu d'un doigt de passage 24 et d'un doigt d'extraction 25 (voir fig. 5) placé sur un rayon environ de moitié de celui du doigt de passage 24. L'axe de commande est disposé perpendiculairement par rapport à la direction axiale des arbres secondaires 5, 6. Ainsi, un déplacement axial du doigt de passage 24 et du doigt d'extraction 25 (flèche a dans fig. 1) correspond à la sélection des vitesses successives et un mouvement en rotation de l'axe de commande 23 (flèche b dans fig. 1) entraînant dans ce même mouvement le doigt de passage 24 et le doigt d'extraction 25 a pour résultat l'engagement de l'une ou de l'autre de la paire de vitesses sélectionnée. Afin d'obtenir le passage direct d'une vitesse à la vitesse suivante immédiatement supérieure ou inférieure, dans toutes les situations de la boîte de vitesses, les crosses 21, 22 ont une épaisseur axiale, c'est-àdire une épaisseur mesurée dans le sens axial de l'axe de commande 27, qui est environ le double de l'épaisseur axiale du doigt de passage. De plus, les crosses 21, 22 appartenant au même élément mobile 20 sont décalées l'une par rapport à l'autre dans le sens de l'axe de rotation de l'axe de commande 27. Sur les figures 2 et 3, ce décalage est un décalage des crosses 22 vers le haut. En effet, la figure 2 montre un ensemble de quatre éléments mobiles 20, portant les références 20a, 20b, 20c, 20d, dont chacun est pourvu d'une crosse 21 et d'une crosse 22. Les crosses sont référencées en conséquence, c'est-à-dire 21a, 21b, 21c, 21d; 22a, 22b, 22c, 22d. La figure 2 représente également le corps cylindrique 26 portant le doigt de passage 24 et le doigt d'extraction 25. La figure 3 montre la position des quatre éléments mobiles 20a à 20d, représentés par les crosses correspondantes 21a à 21d et 22a à 22d, dans la position d'une boîte de vitesses dans laquelle la troisième vitesse est engagée. Cette figure montre plus particulièrement bien que les crosses 21, 22 ont une épaisseur double par rapport à celle du doigt de passage 24 et que les crosses 21, 22 d'un même élément mobile 20 sont décalées dans le sens axial de l'axe de commande 27. Selon le schéma représenté sur la figure 3, le changement de vitesse entre la troisième et la quatrième vitesse se fait par un simple pivotement du doigt de passage 24 de sa position droite représentée vers une position gauche et vice versa. Cependant, lorsque le changement de vitesses doit être celui de la troisième vers la deuxième vitesse, à partir de la situation montrée sur la figure 3, c'est-à- dire avec une boîte de vitesses préparée aux changements 3ème/4ème et 4ème/3ème, on doit d'abord déplacer le corps cylindrique 26 axialement c'est-à-dire par translation dans le sens axial de l'axe de commande 27, afin que le doigt de passage 24 se trouve entre la crosse 22c et la crosse 21b. Ensuite, on pivote le doigt de passage 24 vers la gauche pour engager la deuxième vitesse. Les figures 4A, 4B et 4C montrent ce changement avec les trois positions du doigt de passage 24 correspondant respectivement à l'engagement de la troisième vitesse (figure 4A), point mort de la boîte de vitesse (figure 4B) et engagement de la deuxième vitesse (figure 4C). Pour retourner à la troisième vitesse, un simple mouvement du doigt de passage 24 vers la droite suffit. En regardant à nouveau la figure 3, on constate que lors d'un changement de vitesse entre la troisième et la quatrième vitesse, la seule rotation de l'axe de commande 27 suffit pour, à la fois, dégager la vitesse dans laquelle la boîte était avant le changement de vitesse et engager la nouvelle vitesse. Contrairement à cela, lorsque, selon la figure 3, la troisième vitesse est engagée et l'on souhaite changer vers la deuxième vitesse, la seule action du doigt de passage 24 ne suffit plus pour obtenir simultanément le désengagement de la troisième vitesse et l'engagement de la deuxième vitesse. Car le doigt de passage 24 réussirait à lui seul uniquement d'engager la deuxième vitesse, mais il ne réussirait pas de dégager la troisième vitesse. Pour cette raison, le corps cylindrique 26 comprend, outre le doigt de passage 24, le doigt d'extraction 25 qui est placé sur un rayon d'environ la moitié de celui du doigt de passage 24. De plus, le corps 26 comprend deux parties 28, 29 de forme essentiellement cylindriques et axialement espacées. L'espace entre les deux parties 28, 29 a une longueur axiale d'environ une fois et demie la largeur axiale d'une crosse 21. En raison de la réalisation en une seule pièce du corps 26 avec les doigts 24, 25 et le moyen de verrou 30, la position relative axiale du doigt 24 et des moyens de verrouillage 28, 29 est constante, quelle que soit la position du doigt de passage 24 par rapport aux éléments mobiles 20. Lorsque le doigt 24 est déplacé d'un élément mobile vers un autre, par exemple dans la figure 3 de l'élément 20c vers l'élément 20b, les deux parties 28, 29 sont déplacées en même temps. Ceci a pour effet, que dans la position du corps mobile 26 telle que représentée sur la figure 3, les crosses 21c, 22c de l'élément mobile 20c pouvaient passer entre les parties 28, 29, alors que dans la nouvelle position du corps mobile 26, les crosses 21b, 22b peuvent passer et les trois éléments mobiles 20a, 20c et 20d, qui appartiennent aux fourchettes non choisies, sont forcés de rester dans la position dite point mort de la boîte de vitesses. Le doigt d'extraction 25 a approximativement la même épaisseur que les crosses 21, 22. Toutefois, le doigt d'extraction 25 est formé de manière symétrique par rapport au doigt de passage 24, et cela aussi bien dans le sens axial que dans le sens circonférentiel du corps cylindrique 26. Ainsi, lorsque le corps cylindrique 26 est dans la nouvelle position en vue de l'engagement de la deuxième vitesse, le doigt de passage 24 se trouve entre la crosse 21b du corps mobile 20b sur lequel il faut agir pour engager la deuxième vitesse et la crosse 22c de l'élément mobile 20c sur lequel il faut agir pour engager la troisième vitesse. En même temps, le doigt d'extraction 25 se trouve dans une position permettant d'amener le corps mobile 20c dans la position dite point mort de la boîte de vitesses, ce qui permet de dégager la troisième vitesse bien que le doigt de passage 24 ne puisse plus agir sur la crosse 21c. Ainsi, le doigt de passage 24 peut engager maintenant la deuxième vitesse. La figure 3 montre par ailleurs les deux parties 28, 29 du corps mobile 26 qui constituent ensemble un moyen de verrouillage 30 destiné à imposer la position dite point mort des fourchettes non sélectionnées. Avantageusement, le corps cylindrique 26 est formé en une seule pièce de manière telle que les deux parties constituant respectivement le doigt de passage 24 et le doigt d'extraction 25 ainsi que les deux parties en saillie 28, 29 constituant le moyen de verrouillage 30, se déplacent ensemble. L'espace entre les parties 28 et 29 est choisi de manière telle que seulement deux crosses puissent rentrer et sortir entre ces deux éléments. La figure 3 montre la position des parties 28, 29 de manière que les crosses correspondant aux troisième et quatrième vitesses puissent entrer et sortir. Le déplacement axial du doigt de passage 24 indiqué par un début de flèche en pointillés, avant le mouvement en rotation du doigt de passage 24 indiqué par la flèche pleine, entraîne le déplacement des parties 28, 29 vers le haut de la figure 3 de manière telle que le passage entre les parties 28 et 29 permet un déplacement des crosses 21, 22 correspondant à la troisième et à la deuxième vitesse. La figure 5 montre comme mode de réalisation préféré un corps cylindrique 26 réunissant en une seule pièce, c'est-à-dire réalisée en tant que pièce monolithique, un corps cylindrique avec des parties en saillie correspondant au doigt de passage 24 et au doigt d'extraction 25 ainsi que des parties en réserve permettant la rotation du corps cylindrique 26 entre les crosses des éléments mobiles 20 pour obtenir le fonctionnement de ces éléments lors d'un passage de vitesses comme décrit ci-avant. Les deux parties en saillie et les parties en réserve sont situées approximativement au milieu, dans le sens axial, du corps cylindrique 26. Le diamètre des deux parties extrêmes du corps cylindrique 26, remplissant la fonction du moyen de verrouillage 30 avec les deux parties 28, 29 radialement en saillie par rapport à l'axe de commande 23, est choisi de manière telle qu'une partie appropriée de l'arc de cercle représentant une partie de la circonférence du corps cylindrique 26, entre les crosses 21, 22 correspondant des corps mobiles 20. Grâce à cette conception du corps cylindrique 6, la fonction interverrouillage, c'est-à-dire la fonction d'imposer la position point mort des fourchettes non sélectionnées, empêche l'engagement intempestif d'un rapport de vitesses non choisi. Le dispositif de sélection et de passage de vitesse décrit ci-avant permet une rapidité de sélection en temps, qui correspond essentiellement au temps nécessaire pour le débrayage. Ainsi, les passages séquentiels sont rapides puisque seul le mouvement en rotation du doigt de passage est nécessaire, puisque la sélection a déjà été faite pendant le débrayage. Le dispositif de sélection et de passage de l'invention se prête plus particulièrement à un pilotage électronique du fait de la distinction simple entre le mouvement de sélection et le mouvement de passage. Par ailleurs, il est à noter que l'indication épaisseur double des crosses 21, 22 par rapport à l'épaisseur du doigt de passage est à considérer comme un ordre de grandeur indicatif. Ce facteur n'est pas exactement 2, mais il peut également avoir une valeur telle 1,8 ou 2,2. De manière analogue, la longueur radiale du doigt d'extraction 25 par rapport à la longueur radiale du doigt de passage 24 n'est non plus précisément la moitié, mais peut également avoir des valeurs telles que 0, 45 ou 0, 6. La largeur de la crosse de fourchette en face du doigt d'extraction 24 doit être de sorte que, lorsque le doigt de passage est en position neutre et les fourchettes sont également en position neutre, le jeu entre le doigt d'extraction et les fourchettes est de part et d'autre égal, ou pour le moins à peu près égal, à la moitié de la course du doigt de passage 24 pour engager le rapport. 11 REVENDICATIONS 1. Dispositif de sélection et de passage de vitesses pour une boîte de vitesses pilotée, la boîte de vitesses comprenant un arbre primaire (1) porteur d'un premier ensemble de pignons (2, 3, 4) et parallèle à au moins un arbre secondaire (5, 6) sur lequel sont montés au moins un deuxième ensemble de pignons (7, 8, 9) ainsi que des synchroniseurs (), et des fourchettes (10 à 13), à chacune étant associées deux crosses (21, 22), destinées à déplacer les synchroniseurs () le long d'au moins un axe (14, 15) portant les fourchettes (10 à 13), pour engager un rapport de vitesses ou pour changer de rapport de vitesses, le dispositif de sélection et de passage de vitesses comprenant un axe de commande (23) pourvu d'un doigt de passage (24) destiné à actionner les fourchettes (10 à 13) en s'engageant entre les crosses (21, 22) de la fourchette choisie, caractérisé en ce que les crosses (21, 22) ont une épaisseur axiale double par rapport à l'épaisseur axiale du doigt de passage (24) et sont décalées, dans le sens de l'axe de rotation de l'axe de commande (23), les unes par rapport aux autres et en ce que l'axe de commande (23) est également pourvu d'un doigt d'extraction (25) placé sur un rayon de moitié de celui du doigt de passage (24). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le doigt de passage (24) et le doigt d'extraction (25) sont orientés dans une même direction radiale par rapport à l'axe de commande (23). 3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le doigt de passage (24) et le doigt d'extraction (25) sont formés en une seule pièce autour d'une même ligne de symétrie radiale de l'axe de commande (23). 4. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'axe de commande (23) comporte un corps (26) essentiellement cylindrique avec au moins une partie (27) radialement en saillie constituant le doigt de passage (24) et/ou le doigt d'extraction (25). 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'axe de commande (23) est pourvu d'un moyen de verrouillage (30) destiné à imposer la position point mort des fourchettes non sélectionnées. 6. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que le corps (27) essentiellement cylindrique de l'axe de commande (23) comprend deux parties (28, 29) radialement en saillie constituant un moyen de verrouillage (30) destiné à imposer la position point mort des fourchettes non sélectionnées.