Brevet FR2892789A1 — publié le 20070504

Actionneur de passage de vitesses pour boîte de vitesses robotisée. L'invention concerne le domaine des boîtes de vitesses robotisées et en particulier des actionneurs de passage de vitesses pour boîtes de vitesses à arbres parallèles. Les boîtes de vitesses à arbres parallèles sont munies de pignons fous et de synchroniseurs pour solidariser la rotation du pignon fou. Des synchroniseurs sont reliés par des fourchettes à un corps de commande interne présentant un mouvement de passage et un mouvement de sélection. Le mouvement de sélection permet de choisir la fourchette sur laquelle agir pour passer une vitesse. Le mouvement de passage permet de pousser ou tirer la fourchette choisie pour actionner le synchroniseur correspondant. Dans une boîte de vitesses robotisée, les mouvements de passage et de sélection sont générés par des moteurs de commande. Le mouvement de passage est une translation de course réduite et d'effort à transmettre au synchroniseur assez important de sorte que les moteurs de commande sont généralement associés à un mécanisme de démultiplication de mouvements rotatifs et à un moyen de transformation de rotation en translation. C'est ainsi que la demande de brevet FR-A-2 764 358 (LUK) a proposé un dispositif d'actionnement d'un arbre de commutation de boîte de vitesses. Ce dispositif comprend un moteur électrique d'axe perpendiculaire à l'arbre de commutation. Une vis sans fin montée sur l'arbre de sortie du moteur entraîne une roue tangente. Une tige d'articulation munie de rotules à chaque extrémité fait le lien entre l'arbre de commutation et un point excentré de la roue tangente. La rotation de la roue tangente entraîne la translation de l'arbre de commutation. L'inconvénient de ce dispositif est qu'il est complexe à assembler. L'ensemble du moteur et de la roue tangente ainsi que l'arbre de commutation doivent être pré-indexés pour assembler la tige d' articulation. La demande de brevet FR-A-2 764 029 (LUK) décrit également d'autres dispositifs d'actionnement de passage où l'axe du moteur générant une translation de l'arbre de commutation est perpendiculaire à l'arbre de commutation. L'inconvénient des dispositifs décrits dans les deux brevets cités est l'encombrement de l'ensemble de la boîte de vitesses équipée de son moteur électrique. Il est courant que l'arbre de commutation soit parallèle aux arbres de la boîte de vitesses munis de pignons et soit situé en partie haute de la boîte de vitesses. Le fait d'avoir un moteur électrique perpendiculaire aux arbres de la boîte de vitesses entraîne une proéminence dépassant en partie haute de la boîte de vitesses à un endroit où passent les structures d'architecture du véhicule. Une telle disposition du moteur électrique générant la translation de l'arbre de commutation empêche l'implantation de l'ensemble du groupe moteur-boîte de vitesses dans certains types de véhicules. L'invention propose un actionneur de passage de vitesses pour boîte de vitesses robotisée et une boîte de vitesses qui remédient aux inconvénients précédents. Notamment, l'actionneur présente un rendement énergétique amélioré, facilite l'assemblage de la boîte de vitesses, voire améliore l'encombrement de la partie haute de la boîte de vitesses. Selon un mode de réalisation de l'invention, l'actionneur de passage de vitesses pour boîte de vitesses robotisée à arbres parallèles comprend un corps de commande interne destiné à agir sur des fourchettes de la boîte de vitesses, et un moyen de transformation d'effort entre une rotation d'une première partie tournante et une translation du corps de commande interne. Le moyen de transformation d'effort comprend une partie vis coopérant avec une partie écrou coaxiale, l'axe des parties vis et écrou étant parallèle à la translation du corps de commande. On conçoit qu'avec un système vis-écrou parallèle au corps de commande, la transformation d'effort se fait de manière plus directe. Cela permet de limiter les renvois d'angle et d'améliorer le rendement énergétique de l'actionneur. Cela permet aussi de n'avoir à assembler que des composants parallèles aux arbres de la boîte de vitesses, et facilite l'assemblage de la boîte de vitesses. Avantageusement, la première partie tournante est entraînée par un moteur de commande d'axe parallèle aux arbres de la boîte de vitesses. Cela permet de positionner le moteur de commande en partie haute de la boîte de vitesses, sans que celui-ci ne provoque une proéminence excessive par rapport au profile global de la boîte de vitesses. Selon une variante, l'une des parties vis ou écrou est fixe par rapport à la première partie tournante, la première partie tournante étant solidaire en translation d'un carter de la boîte de vitesses. Avantageusement, l'une des parties vis ou écrou, non fixe par rapport à la première partie tournante, peut être monté à translation sur une deuxième partie tournante. La deuxième partie tournante est solidaire en translation d'un carter de la boîte de vitesses. Selon une autre variante, la première et la deuxième partie tournante sont entraînées en rotation par un même moteur de commande selon des vitesses de rotation différentes. Avantageusement, le moteur de commande peut entraîner un premier pignon engrenant avec des dentures de la première partie tournante, et un deuxième pignon engrenant avec des dentures de la deuxième partie tournante. Avantageusement, la partie écrou est munie de cannelures coopérant avec la deuxième partie tournante. Avantageusement, la partie écrou est munie d'une gorge recevant un secteur angulaire s'étendant radialement par rapport à une partie principale du corps de commande de manière que la translation de la partie écrou et la translation du corps de commande soient liées. Alternativement, l'actionneur comprend un doigt, monté à rotation sur la partie écrou et guidé à translation dans un carter de la boîte de vitesses, le corps de commande étant muni d'une gorge apte à recevoir le doigt de manière que la translation de la partie écrou et la translation du corps de commande soient liées. Selon un mode de réalisation de l'invention, la boîte de vitesses comprend un actionneur de passage de vitesses , un moteur de commande étant monté à l'extérieur d'un carter de la boîte de vitesses, un arbre du moteur traversant ledit carter. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le procédé d'assemblage d'une boîte de vitesses robotisée comprend une étape où on pré-assemble hors des carters de la boîte de vitesses un fagot d'arbres parallèles munis de pignons, l'un des arbres pré-assemblés comprenant un transformateur de rotation en translation, puis on insert le fagot d'arbres dans un carter, et on ferme la boîte de vitesses. Enfin, on assemble un moteur rotatif après la fermeture des carters de la boîte de vitesses. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée de quelques modes de réalisation pris à titre d'exemples non limitatifs et illustrés par le dessin annexé, sur lequel : - la figure 1 est une représentation schématique d'un premier mode de réalisation d'un actionneur selon l'invention ; et - la figure 2 est une représentation schématique d'un deuxième mode de réalisation d'un actionneur selon l'invention. Comme illustré sur la figure 1, la boîte de vitesses 1 comprend un carter 2 séparant une zone interne des mécanismes et une zone externe. Dans la zone externe de la boîte de vitesses sont disposés un moteur de commande de sélection 3 et un moteur de commande 4 de passage des vitesses. La zone interne de la boîte de vitesses comprend un corps de commande interne 5 capable de se déplacer en translation et en rotation autour d'un arbre fixe 5a par rapport au carter 2 de la boîte de vitesses 1. Le corps de commande interne 5 est muni à son extrémité d'un doigt de fourchette 6 coopérant avec une fourchette 7 pour le passage des vitesses. Le moteur de commande de sélection 3 entraîne un arbre 8 muni d'une denture longitudinale 8a engrenant avec une roue 9 solidaire du corps de commande interne 5. La démultiplication non représentée du moteur de commande de sélection 3 permet d'entraîner la roue 9 du corps de commande 5 sur un secteur angulaire de manière que le doigt de fourchette 6 coopère avec une autre fourchette non représentée et parallèle à la fourchette 7. La denture longitudinale 8a permettent de maintenir l'orientation angulaire du doigt de fourchette 6 quelle que soit la translation du corps de commande interne 5 par rapport au carter 2. La translation du corps de commande interne 5 et des fourchettes 7 se fait selon un axe parallèle aux arbres non représentés de la boîte de vitesses. Le moteur de commande de passage 4 possède un axe parallèle aux arbres de la boîte de vitesses 1 et entraîne, sur un arbre 4a monté à rotation dans le carter 2, un premier pignon 10 et un deuxième pignon 11. Un moyen de transformation d'effort comprend un arbre 13 monté à rotation dans le carter 2 sur deux paliers 14 et 14a qui sont montés fixes sur l'arbre 13, une roue 15 constituant une première partie tournante engrenant avec le premier pignon 10 et une vis 16. Une partie écrou 17 est montée sur la vis 16 et comprend sur sa partie extérieure une gorge 18 et des cannelures 19. Une deuxième partie tournante 20 est montée à rotation dans le carter 2 grâce à un palier 21 et possède sur sa partie extérieure une denture 22 engrenant avec le deuxième pignon 11 et dans sa partie intérieure des cannelures 19a coopérant avec les cannelures 19. Le corps de commande interne 5 est muni d'une portion de collerette 23 s'étendant radialement et ayant la forme d'un secteur angulaire qui pénètre dans la gorge 18 de la partie écrou 17. On va maintenant décrire le fonctionnement de l'actionneur de passage de vitesses. Pour une position donnée du moteur de commande de sélection 3, la rotation du moteur de commande de passage 4 provoque la translation du corps de commande interne 5 le long de la vis 16. En effet, la première partie tournante 15 et la deuxième partie tournante 20 sont entraînées en rotation par le même moteur de commande de passage 4 à des vitesses de rotation différentes correspondant au rapport d'engrènement du premier pignon 10 avec la première partie tournante 15 et du deuxième pignon 11 avec la denture 22 de la deuxième partie tournante 20. La deuxième partie tournante 20 entraîne en rotation la partie écrou 17 tout en laissant libre la translation de la partie écrou 17 le long de la vis 16 grâce aux cannelures 19. La rotation relative de la partie écrou 17 par rapport à la vis 16 est due à la différence des vitesses d'entraînement des deux parties tournantes. La vis 16 étant fixe par rapport au carter 2, la différence de vitesses d'entraînement entraîne une translation de la partie écrou 17 qui coulisse à l'intérieur de la deuxième partie tournante 20, dans un sens ou dans un autre selon le rapport des vitesses d'entraînement et le sens de l'hélice de la vis 16. Le corps de commande interne 5 est immobilisé en rotation grâce à la denture longitudinale 8a et est entraîné en translation par portion de collerette 23 qui coopère avec la gorge 18 de la partie écrou 17. La translation inverse du corps de commande 5 est obtenue en faisant tourner le moteur de commande de passage 4 en sens inverse. Lorsque le moteur de commande de sélection 3 fait pivoter la denture longitudinale 8a, le secteur angulaire 23 est décalé d'une portion d'angle mais reste engagé dans la gorge 18 de sorte que les mouvements de sélection et de passage sont indépendants les uns des autres. On va maintenant décrire à l'aide de la figure 2 un deuxième mode de réalisation dans lequel les éléments ayant les mêmes fonctions portent les mêmes références, et notamment le mécanisme de sélection. Ce mode de réalisation se distingue du précédant par un autre moyen de lier les translations de la partie écrou 17 et du corps de commande interne 5, ainsi que par une autre implantation du moteur 4 de commande de passage. L'arbre 13 du moyen de transformation d'effort est monté fixe dans le carter 2 et comprend la vis 16 coopérant avec une partie écrou 17a. Une roue 24 est montée libre en rotation autour de l'arbre 13. Un pignon 25 est monté fixe sur l'arbre 13 et constitue une première partie tournante engrenant avec le premier pignon 10. La roue libre 24 constitue une deuxième partie tournante, possède à distance de son axe de rotation un alésage 24a et engrène avec le deuxième pignon 11. La partie écrou 17a possède un pion d'indexation 17b parallèle à l'axe de la vis 16. Le pion d'indexation 17b coulisse dans l'alésage 24a pendant que la partie écrou 17a se déplace sur la vis 16. La partie écrou 17a est munie d'une gorge 26 sur laquelle est montée à rotation une collerette 27. La collerette 27 est munie d'un pion d'indexation 28 et d'un doigt 29 s'étendant radialement par rapport à l'axe de la vis 16. Le pion d'indexation 28 coopère avec une rainure 30 d'axe parallèle à l'axe de la vis 16. Le doigt 29 pénètre dans une gorge ménagée autour du corps de commande interne 5. Selon une variante, le moteur de commande de passage 4 peut entraîner directement l'arbre 13 sur lequel est montée la vis 16, la translation de la partie écrou n'étant due qu'à la différence de rotation entre les deux parties tournantes. Selon encore une autre variante, la partie vis peut être reliée à un pignon et la partie écrou peut posséder une gorge et des dentures, un arbre parallèle à vis possède deux pignons engrenant l'un avec le pignon de la vis 16, l'autre avec les dentures de la partie écrou. Le moteur de commande de passage 4 peut entraîner indifféremment la partie écrou ou la partie vis ou l'arbre parallèle muni des deux pignons. REVENDICATIONS 1 -Actionneur de passage de vitesses pour boîte de vitesses robotisée (1) à arbres parallèles comprenant un corps de commande (5) interne destiné à agir sur des fourchettes (7) de la boîte de vitesses (1), et un moyen de transformation d'effort entre une rotation d'une première partie tournante (15, 25) et une translation du corps de commande interne (5), caractérisé par le fait que le moyen de transformation d'effort comprend une partie vis (16) coopérant avec une partie écrou (17, 17a) coaxiale, l'axe des parties vis et écrou étant parallèle à la translation du corps de commande (5). 2 -Actionneur selon la revendication 1, dans lequel la première partie tournante (15, 25) est entraînée par un moteur de commande (4) d'axe parallèle aux arbres de la boîte de vitesses (1). 3 -Actionneur selon la revendication 1 ou 2, dans lequel l'une des parties vis (16) ou écrou est fixe par rapport à la première partie tournante (15, 25), la première partie tournante (15, 25) étant solidaire en translation d'un carter (2) de la boîte de vitesses (1). 4 -Actionneur selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel l'une des parties vis ou écrou (17, 17a), non fixe par rapport à la première partie tournante, est montée à translation sur une deuxième partie tournante (20, 24), la deuxième partie tournante (20, 24) étant solidaire en translation d'un carter (2) de la boîte de vitesses (1). 5 -Actionneur selon la revendication 4, dans lequel la première (15, 25) et la deuxième (20, 24) partie tournante sont entraînées en rotation par un même moteur de commande (4) selon des vitesses de rotation différentes. 6 -Actionneur selon la revendication 5, dans lequel le moteur de commande (4) entraîne un premier pignon (10) engrenant avec des dentures de la première partie tournante (15, 25), et un deuxième pignon (11) engrenant avec des dentures de la deuxième partie tournante (20, 24). 7 -Actionneur selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, dans lequel la partie écrou (17) est munie de cannelures (19) coopérant avec la deuxième partie tournante (20). 8 -Actionneur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel la partie écrou (17) est munie d'une gorge (18) recevant un secteur angulaire (23) s'étendant radialement par rapport à une partie principale du corps de commande (5) de manière que la translation de la partie écrou (17) et la translation du corps de commande (5) soient liées. 9 -Actionneur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, comprenant un doigt (29), monté à rotation sur la partie écrou (17a) et guidé à translation dans un carter (2) de la boîte de vitesses (1), le corps de commande (5) étant muni d'une gorge apte à recevoir le doigt (29) de manière que la translation de la partie écrou (17a) et la translation du corps de commande (5) soient liées. 10- Boîte de vitesses comprenant un actionneur de passage de vitesses selon l'une des revendications précédentes, dans laquelle le moteur de commande (4) est monté à l'extérieur d'un carter (2) de la boîte de vitesses (1), un arbre du moteur traversant ledit carter (2).