Brevet FR2948161A1 — publié le 20110121

- 1 - PROCEDE DE COMMANDE ET ACTIONNEUR ELECTROMECANIQUE POUR BOITE DE VITESSES La présente invention concerne la commande interne des boîtes de vitesses automatiques ou automatisées. Elle se rapporte à un actionneur électromécanique pour boîte de vitesses de véhicule automobile comprenant un organe d'actionnement destiné à commander le déplacement d'un ou de plusieurs organes internes de la boîte de vitesses. Cette invention a pour objet un procédé de commande d'un actionneur électromécanique pour boîte de vitesses automatique comprenant un axe de commande cannelé commandé en rotation par un moteur d'actionnement, qui peut être accouplé avec un organe de transfert, par translation axiale en direction de celui-ci, grâce à l'engagement de ses propres cannelures dans des cannelures complémentaires de cet organe de transfert. L'invention a également pour objet un actionneur électromécanique pour boîte de vitesses de véhicule automobile comprenant un organe d'actionnement destiné à commander le déplacement d'un ou de plusieurs organes internes de la boîte de vitesses, qui est piloté selon ce procédé. Elle peut être mise en oeuvre sur tout actionneur électromécanique de boîte de vitesses comprenant un axe de commande cannelé qui transmet le mouvement rotatif d'un moteur d'actionnement à un organe d'actionnement et qui est déplaçable axialement entre une première position de fonctionnement dans laquelle il reçoit le mouvement rotatif du moteur par l'intermédiaire de deux organes de transfert coaxiaux, et une deuxième position de fonctionnement dans laquelle il est accouplé directement au premier des deux organes de transfert grâce à l'engagement de ses cannelures - 2 - dans des cannelures complémentaires du premier organe de transfert. Une application particulièrement intéressante de l'invention concerne les boîtes de vitesses robotisées dans lesquelles les manoeuvres d'embrayage et de passage des vitesses sont réalisées par des actionneurs contrôlés par un calculateur embarqué à bord du véhicule et, en particulier, les boîtes de vitesses robotisées à passages sous couple. L'invention trouve une application privilégiée, mais non limitative sur un actionneur tel que décrit dans la publication FR 2 913 475, et sur une boîte de vitesses équipée d'un tel actionneur. Dans les boites de vitesse automatiques équipées d'actionneurs électromécaniques, on utilise généralement le même actionneur pour piloter deux commandes de mécanismes de couplage différents. L'actionneur est alors capable d'activer par sélection une des deux commandes qui lui sont attribuées. La commande d'actionnement proprement dite s'effectue par rotation d'un doigt en sortie de l'actionneur. La sélection se fait par translation du doigt à partir d'un autre actionneur binaire, plus simple, un électro-aimant par exemple. L'actionneur peut sélectionner, soit le pilotage de l'embrayage, soit le pilotage d'un coupleur. Pour le pilotage d'un coupleur, l'actionneur bénéficie d'un double flasque élastique, dont la déformation donne une image de l'effort appliqué sur le récepteur. Ce double flasque élastique est composé de deux coupelles, ou flasques, reliées entre elles par des ressorts. En revanche, pour le pilotage de l'embrayage, le double flasque élastique est court-circuité afin de gagner de l'amplitude sur la course du doigt. Ce court-circuit s'effectue grâce aux cannelures : le flasque d'entrée doit alors entrer dans des cannelures de l'axe pour immobiliser le mouvement relatif entre les deux flasques. Le problème est que les cannelures femelles du flasque d'entrée doivent être parfaitement alignées avec les cannelures mâles de l'axe au moment de la translation pour assurer la fonction dans 100% des cas. Or malgré des chanfreins prévus pour faciliter l'engagement des cannelures, il n'est pas rare que la translation de l'axe de commande soit bloquée par le non alignement des cannelures, à cause des jeux dans la chaine cinématique de la commande. La présente invention vise à résoudre ce problème. Dans ce but, elle propose que l'accouplement des cannelures de l'axe de commande avec celles du premier organe de transfert soit facilité en imposant au moteur d'actionnement mouvement oscillant lors de la translation de l'axe de commande. De préférence, l'amplitude des oscillations du 20 moteur est calibrée de manière à permettre l'alignement des cannelures dans la phase d'accouplement. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront clairement à la lecture suivante d'un mode de réalisation non limitatif de celle-ci, en se 25 reportant aux dessins annexés, sur lesquels la figure 1 et la figure 2 sont deux vues en coupe du même actionneur, dans deux positions de fonctionnement. L'actionneur électromécanique illustré par les figures comporte un carter 10 obturé par un couvercle 11 et 30 sur lequel est monté un premier moteur de sélection 12 pour sélectionner le mode de fonctionnement de l'actionneur et un deuxième moteur 13 de commande pour déplacer une fourchette de commande d'embrayage ou une fourchette de passage de vitesses par l'intermédiaire d'un doigt - 4 - d'actionnement 14. Le doigt d'actionnement 14 est monté sur un axe de commande 15 déplaçable axialement dans le carter 10 entre une position haute (figure 1), et une position basse (figure 2). Le déplacement axial est assuré par le moteur de sélection 12, et le déplacement en rotation est assuré par le moteur d'actionnement 13. L'axe du moteur 13 d'actionnement est équipé d'une vis sans fin 16 pourvue d'un filet extérieur 17 qui entraîne un premier étage de réduction constitué par une roue dentée 18 d'axe parallèle à l'axe de commande 15, et un deuxième étage de réduction constitué par une deuxième roue dentée 19 coaxiale à la première roue dentée 18 mais de diamètre inférieur. La deuxième roue dentée 19 coopère avec un pignon 20 réalisé sous la forme d'une denture pratiquée extérieurement sur un premier flasque 20 annulaire coaxial à l'axe de commande 15. Le premier flasque 20, ou flasque d'entrée, présente un passage axial muni intérieurement de cannelures 21 femelles qui coopèrent avec des cannelures complémentaires mâles 22, sur l'axe de commande 15. L'actionneur est également pourvu d'un deuxième flasque annulaire 23, ou flasque de sortie, coaxial à l'axe de commande 15. Le deuxième flasque 23 présente également un passage axial pour le passage de l'axe 15. Il est pourvu intérieurement de dentures internes 24 qui coopèrent avec des cannelures 25 correspondantes pratiquées dans l'axe de commande 15, dans la deuxième position axiale de l'axe 15. Les deux coupelles, ou flasques 20, 23, comportent au voisinage de leur périphérie, des ouvertures 26, dans lesquelles sont placées des ressorts de progressivité 27. Sur la figure 1, le deuxième flasque 23 est entraîné en rotation par le premier flasque 20, par l'intermédiaire des ressorts de progressivité 27, de manière à obtenir une - 5 - certaine progressivité dans la transmission des efforts entre les deux flasques. Le moteur de sélection 12 est pourvu d'une roue 28 dentée qui coopère avec un pignon conique 29 monté sur un système d'entraînement de type vis-écrou 30, composé d'une vis 30a, sur laquelle est monté le pignon 29 et d'un filetage 30b pratiqué dans un alésage axial ménagé dans l'axe de commande 15. Le moteur de sélection 12 permet de déplacer l'axe de commande 15 entre ses deux positions. La figure 1 représente l'actionneur dans son premier mode de fonctionnement, avec progressivité. Le flasque d'entrée reçoit son mouvement du moteur, le transfère aux ressorts 27 qui le lient au flasque de sortie 23. Ce dernier conserve toujours une liaison rigide avec l'axe cannelé 15, soudé au doigt d'actionnement 14. Les cannelures 21 du flasque d'entrée font face à un palier lisse sur l'axe cannelé, empêchant toute liaison en rotation avec celui-ci. Le déplacement rotatif du doigt d'actionnement 14 s'effectue selon la chaîne cinématique suivante : - deuxième moteur 13, - vis sans fin 16, - premier étage de réduction, - deuxième étage de réduction, - premier flasque 20, - ressort de progressivité 27, - deuxième flasque 23, - axe de commande 15, - doigt d'actionnement 14. Dans la deuxième position (voir figure 2), les cannelures mâles 22 de l'axe 15 sont engagées dans les cannelures femelles 21 du flasque d'entrée 20. La liaison élastique des flasques est court-circuitée, en passant directement du premier flasque 20 à l'axe de commande 15. 30 - 6 - En résumé, l'axe de commande cannelé 15 qui transmet le mouvement rotatif du moteur d'actionnement 13 au doigt d'actionnement 14 est déplaçable axialement entre une première position de fonctionnement dans laquelle il reçoit le mouvement rotatif du moteur d'actionnement 13 par l'intermédiaire de deux organes de transfert coaxiaux et une deuxième position de fonctionnement dans laquelle il est accouplé directement au deuxième organe de transfert 23, grâce à l'engagement des cannelures 21, 22. Pour faciliter l'emmanchement de l'axe dans le flasque d'entrée, on a prévu une stratégie qui consiste à envoyer au moteur un mouvement oscillant, à une fréquence et une amplitude calibrée. L'invention facilite l'accouplement de l'axe cannelé avec le flasque d'entrée, lors de la translation de l'axe, pour éviter que celui-ci reste bloqué au niveau de l'extrémité de ses cannelures 22, lorsqu'elles rencontrent celles 21 du flasque d'entrée 20. Lors la translation de l'axe cannelé 15, le deuxième moteur 13 envoie un mouvement de rotation sinusoïdal pour faciliter l'emmanchement des cannelures mâles 22 de l'axe 15 dans les cannelures femelles 21 du flasque d'entrée, dans la phase d'accostage. La fréquence des oscillations est calibrée pour optimiser le temps de sélection des cannelures avant leur engagement. L'amplitude de cette oscillation est calibrée pour rattraper les jeux, et aligner les cannelures. Cette amplitude est toutefois limitée pour éviter de sauter une cannelure en rotation ce qui aurait pour effet de décaler la position angulaire du doigt. La fréquence est calibrée de manière optimiser le temps de sélection : suffisamment haute pour balayer la plage de jeu rapidement et autoriser le passage des cannelures en position d'alignement dans la phase d'accouplement, mais suffisamment basse pour que - 7 - l'axe ait le temps de s'engager dans les cannelures du flasque lorsque celles-ci sont alignées. L'amplitude des oscillations est par exemple de l'ordre de �0.6°, à une fréquence de l'ordre de 20Hz. Ce réglage est adapté à l'inertie et aux jeux fonctionnels des pièces. REVENDICATIONS1. Procédé de commande d'un actionneur électromécanique pour boîte de vitesses automatique comprenant un axe de commande cannelé (15) commandé en rotation par un moteur d'actionnement (13) qui peut être accouplé avec un organe de transfert (23) par translation axiale en direction de celui-ci grâce à l'engagement de ses propres cannelures (21) dans des cannelures complémentaires (22) de cet organe de transfert, caractérisé en ce que l'accouplement des cannelures de l'axe de commande avec celles de l'organe de transfert est facilité par un mouvement oscillant du moteur d'actionnement dans la phase d'accostage des cannelures (21, 22). 2. Procédé de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'amplitude des oscillations du moteur d'actionnement (13) est calibrée de manière à autoriser l'alignement des cannelures (21, 22) dans la phase d'accouplement. 3. Procédé de commande selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'amplitude des oscillations est limitée pour éviter de sauter une cannelure en rotation. 4. Procédé de commande selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que la fréquence des oscillations est calibrée pour optimiser le temps de sélection des cannelures (21, 22) avant leur engagement. 5. Procédé de commande selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'amplitude des oscillations est de l'ordre de �0.6°. 6. Procédé de commande selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la fréquence des oscillations est de l'ordre de 20Hz. 7. Actionneur électromécanique pour boîte de vitesses automatique comprenant un axe de commande cannelé(15) qui transmet le mouvement rotatif d'un moteur d'actionnement (13) à un organe d'actionnement (14) et qui est déplaçable axialement entre une première position de fonctionnement dans laquelle il reçoit le mouvement rotatif du moteur d'actionnement (13) par l'intermédiaire de deux organes de transfert coaxiaux (20, 23) et une deuxième position de fonctionnement dans laquelle il est accouplé directement au premier organe de transfert (20) grâce à l'engagement de ses cannelures (21) dans des cannelures complémentaires (22) du premier organe de transfert, caractérisé en ce que l'accouplement des cannelures (21, 22) est facilité par un mouvement oscillant du moteur d'actionnement (13) lors de la translation de l'axe de commande. 8. Actionneur selon la revendication 7, caractérisé en ce que les deux organes de transfert (20, 23) sont reliés par des moyens de progressivité élastiques (27) qui ne sont pas sollicités dans la deuxième position de fonctionnement. 9. Actionneur selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il commande le fonctionnement des coupleurs auto-assistés d'une boîte de vitesses dans la première position de fonctionnement et le fonctionnement d'un embrayage d'entrée de celle-ci dans la deuxième position de fonctionnement. 10. Boîte de vitesses, caractérisée en ce qu'elle est munie d'un actionneur conforme à la revendication 7, 8 ou 9.