Brevet FR2988800A1 — publié le 20131004

DISPOSITIF D'AIDE AU PASSAGE POUR COMMANDE INTERNE DE BOITE DE VITESSES La présente invention concerne la commande interne 5 des vitesses dans une boîte de vitesses à arbres parallèles. Plus précisément, elle a pour objet un dispositif d'aide au passage des vitesses pour commande interne de boîte de vitesses à baladeurs actionnés par des fourchettes de passage. 10 Cette invention trouve une application privilégiée, mais non limitative, sur une boîte de vitesses automatisée sans système de synchronisation. La plupart des boîtes de vitesses manuelles, robotisées, ou même à passages de vitesses sous couple, 15 telles que les boîtes à double embrayage du type « Dual Clutch transmission » (DCT), contiennent des systèmes de synchronisation assurant l'égalisation de la vitesse des pignons avec l'arbre sur lequel ils sont liés en rotation, lors de l'engagement des vitesses. 20 Des systèmes, souvent complexes, permettent cependant de modifier en quelques dixièmes de seconde la vitesse de l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses qui se trouve en connexion avec le moteur, pour l'adapter à celle d'un pignon entraîné par la transmission. 25 Sur certains véhicules hybrides ou électriques, la synchronisation rapide de l'arbre lié au moteur peut notamment être réalisée à l'aide des machines électriques de la transmission. On peut alors supprimer les anneaux de synchronisation des dispositifs de commande interne, tout en 30 conservant les ensembles moyeu - baladeur qui réalisent le crabotage de pignons sur leur arbre. Les crabots utilisés, à front carré, demandent une position angulaire particulière de coïncidence pour s'engager l'un dans l'autre. L'engagement ne peut d'ailleurs 35 être réalisé que si les deux éléments de liaison, le baladeur et le pignon ne sont pas à la même vitesse pour que - 2 - cette coïncidence se présente à un moment donné. Pour faciliter l'engagement, même pour des vitesses différentielles élevées, on réalise des crabots avec beaucoup de jeu angulaire. Cela est acceptable pour certaines applications, mais pas pour les transmissions de véhicule de tourisme en raison de désagréments (bruit et à-coups) perceptibles lors des inversions de couple. Compte tenu de la petite « fenêtre de tir » pour réaliser le crabotage, on sait augmenter la dynamique d'engagement du baladeur en associant à la fourchette un dispositif propulseur composé principalement d'un ressort, qui accumule de l'énergie pendant l'attente de la coïncidence. Par la publication JP 55 163365, on connaît une fourchette coulissante, mobile de part et d'autre d'une position d'équilibre centrale. Elle est entraînée par un crabot de part et d'autre de cette position, par l'intermédiaire d'un ressort concentrique à l'axe de fourchette. Le ressort fonctionne dans les deux sens opposés. Lors d'un engagement de rapport, il y a donc une période d'attente, pendant laquelle le baladeur est bloqué en appui sur la face plane du moyeu et le ressort se trouve comprimé d'une certaine valeur. Au moment de la coïncidence, le ressort se détend et propulse le baladeur. La fourchette rattrape rapidement le retard pris par rapport au crabot. Elle atteint très rapidement son point équilibre et le dépasse, puis oscille de part et d'autre de celui-ci. Si cette oscillation reste entretenue trop longtemps, pendant que la fourchette réalise sa course vers la position engagée, en prenant cycliquement du retard et de l'avance par rapport au crabot de commande, elle peut permettre au baladeur de venir en butée sur le pignon occasionnant un bruit de choc voire une rafale de chocs. Ce choc est à proscrire sur des groupes motopropulseurs silencieux, comme ceux des véhicules à propulsion électrique. De plus, lors de la première - 3 - oscillation, le baladeur est susceptible de ressortir du pignon et de se désengager. La présente invention vise à remédier à ces inconvénients du système connu. Dans ce but, elle propose d'adjoindre un amortisseur d'oscillation au système d'assistance. De préférence le dispositif d'amortissement est constitué d'un anneau en matériau approprié serré sur l'axe sur lequel la fourchette est goupillée. Le déplacement de l'anneau amortisseur est limité axialement d'un coté par une face appartenant au carter de la boite et de l'autre coté par une face appartenant à son logement. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront clairement à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation non limitatif de celle-ci, en se référant aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une vue d'ensemble du dispositif 20 proposé, et les figures 2A, 2B et 2C correspondent respectivement au point mort, à l'engagement d'une première vitesse, et à l'engagement d'une deuxième vitesse. Le dispositif d'assistance proposé est composé des 25 pièces suivantes : -un pontet 1 qui est en lien avec la source externe, non représentée, chargée d'effectuer le déplacement (moteur électrique, module hydraulique, etc.), -un axe de fourchette 2 qui assure le guidage d'une 30 fourchette 3 dans les carters de la boîte, - une fourchette 3 qui agit sur un baladeur (non représenté), -un ressort 4 capable d'emmagasiner l'énergie du système d'actionnement, et - 4 - -deux bagues 6 limitant la compression maximum du ressort grâce à une lumière oblongue 7 dans laquelle se déplace une goupille 8, fixée sur l'axe de fourchette 2. Le dispositif d'aide au passage comporte un pontet rigide 1 de déplacement de fourchette, muni de deux bras la engagés autour de l'axe de commande de fourchette 2, de manière à autoriser son déplacement axial le long de l'axe. Ce déplacement s'effectue sous le contrôle d'un organe externe de commande de passage qui agit sur le crabot lb du ressort de résistance 4 enroulé autour de l'axe 2 entre les deux bras la du pontet, et des deux bagues d'arrêt 6 en appui entre les extrémités du ressort et les bras du pontet. Les bagues 6 peuvent coulisser sur l'axe 2 avec un débattement limité par les goupilles 8 fixés sur l'axe, qui traversent la lumière 7 oblongue découpée dans la matière de chaque bague 6. Ce dispositif d'aide au passage est associé à un capteur de position (non représenté) qui transmet cette information au calculateur de la transmission. Il est également muni de moyens d'amortissement Le dispositif d'amortissement est composé d'un anneau de frottement 9, serré sur l'axe 2, guidé dans le carter de boîte de vitesses 10 par une bague 11 et d'un couvercle 12 traversé par l'axe 2 et fixé au carter 10 par une vis 13 ou tout autre moyen de fixation. L'anneau de frottement est bloqué axialement car il est prisonnier dans un logement constitué par une face du carter 10a et une face 12a du couvercle 12. Pendant la phase d'approche du baladeur vers le pignon de vitesse à craboter sur son arbre, dite phase de vol libre, la fourchette 3 et l'axe 2 se déplacent par rapport au carter et par rapport à l'anneau de frottement 9, qui offre une certaine résistance. La source d'actionnement externe déplace donc l'ensemble pontet 1, bagues 6, ressort 4, avec ou sans déplacement par rapport à l'axe selon que la pré-charge du ressort est inférieure ou supérieure à la résistance au déplacement fournie par l'anneau de frottement. - 5 - En appliquant au crabot une force supérieure au frottement de l'anneau de frottement, l'ensemble constitué par le pontet, le ressort, les bagues, l'axe et la fourchette se déplace d'un seul bloc jusqu'à ce que la fourchette 3 rencontre une résistance liée à la mise en appui du baladeur contre le pignon de vitesses. Ce déplacement se poursuit jusqu'à ce que la fourchette 3 et son axe 2 soient arrêtés dans une position illustrée par les figures 2B et 2C, où le baladeur n'est pas encore craboté sur le pignon. En continuant à se déplacer, le pontet vient comprimer le ressort 4 entre les bagues 6, en chargeant le dispositif d'assistance. Pendant cette phase de chargement du ressort, qui se situe entre la mise en appui du baladeur sur le pignon et son crabotage sur celui- ci, le baladeur et le pignon sont « crabotables » mais pas encore crabotés. Le ressort 4 se détend ensuite rapidement en projetant la fourchette 3 pour assurer le crabotage du pignon. Pendant cette phase de détente, la source externe peut continuer à déplacer l'ensemble, ou être arrêtée. Le ressort se détend en restituant son effort d'assistance, lors du crabotage du baladeur sur le pignon. Le dispositif d'assistance décrit ci-dessus présente au moins deux avantages principaux. Il permet tout d'abord d'intégrer à la commande interne des vitesses une raideur, lors de la compression du ressort, qui ralentit progressivement la source externe d'actionnement. Sans ce ressort, le dispositif de commande de commande se heurterait à des pièces mécaniques très raides, stoppant brusquement son mouvement, lors de l'entrée en contact du baladeur sur le pignon. Par ailleurs, lorsque l'énergie emmagasinée dans le ressort est restituée, la fourchette est déplacée extrêmement rapidement, et elle assure le crabotage sans 35 difficulté étant donné que la masse après le ressort (axe / - 6 - fourchette / baladeur) est relativement faible au regard de la poussée du ressort comprimé. C'est là qu'interviennent le moyen d'amortissement. Sa présence est nécessaire parce que le système d'assistance 5 procure une grande accélération et une forte vitesse à la fourchette. La force de détente du ressort d'assistance étant parallèle au déplacement, il engendre peu de frottements dans les paliers du pontet. Les frottements et de l'axe dans les carters sont également limités. Etant 10 serré sur l'axe, l'anneau de frottement s'oppose au déplacement de l'axe, de la fourchette et du baladeur. Il absorbe l'énergie emmagasinée dans le ressort d'assistance. La présence du ressort et du système d'amortissement permettent de maitriser les paramètres facilitant la mise au 15 point du système. Le choix du ressort permet de maîtriser au moins trois paramètres facilitant la mise au point du système : - la possibilité d'installer un effort de pré- charge au moment du montage ; cet effort permet de maintenir 20 en place l'ensemble axe / fourchette / baladeur en lien avec le pontet pour avoir un déplacement « rigide » de l'ensemble, dans la phase d'approche, dans la mesure où la force de frottement reste inférieure à celle de la pré-charge du ressort. 25 l'adaptation de sa raideur : elle peut être linéaire dans le cas le plus simple, ou évoluer si on le souhaite en fonction de sa compression, par exemple avec un ressort conique. Dans tous les cas, la compression maximum du ressort 30 est déterminée par la taille des lumières découpées sur les bagues coulissant sur l'axe de fourchette. En conclusion, il faut souligner que le dispositif d'assistance proposé peut fonctionner, selon la séquence décrite plus haut, avec des systèmes de crabotage sans 35 anneau de synchronisation. Le dispositif offre la possibilité de limiter la compression du ressort au juste - 7 - nécessaire, par l'intermédiaire des bagues d'arrêt. Enfin, la disposition coaxiale de l'axe de la fourchette et de la partie liée au module d'actionnement, permet d'utiliser un ressort qui intègre lui-même un frottement permettant de limiter ses propres oscillations lors de la détente. Enfin, la présence d'un anneau de frottement permet d'atténuer l'amplitude et le nombre des oscillations da la fourchette lors de la détente du ressort.10 REVENDICATIONS1. Dispositif d'aide au passage pour commande interne de boîte de vitesses à baladeurs actionnés par des fourchettes de passage fixées sur des axes de fourchette(3), comportant un pontet rigide (1) déplaçant l'axe et la fourchette vers une position de vitesse engagée sous le contrôle d'un organe externe de commande de passage tout en pouvant coulisser axialement sur l'axe (2) avec un débattement limité, un ressort de résistance au déplacement de la fourchette (4) enroulé autour de l'axe de fourchette (2) entre deux bras d'appui (la) du pontet et deux bagues d'arrêt (6) en appui entre les extrémités du ressort (4) et les bras du pontet (1), caractérisé en ce qu'il comporte un moyen (9) amortissant les oscillations de la fourchette lors de sa course vers sa position de vitesse engagée. 2. Dispositif d'aide au passage selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen d'amortissement est constitué d'un anneau de frottement (9), serré sur l'axe de fourchette (2). 3. Dispositif d'aide au passage selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'anneau de frottement (9) est retenu par un couvercle (12) traversé par l'axe (2). 4. Dispositif d'aide au passage selon la revendication 3, caractérisé en ce que le couvercle (12) est fixé au carter (10). 5. Dispositif d'aide au passage selon la revendication 4, caractérisé en ce que le déplacement de l'anneau de frottement (9) sur l'axe (2) est limité axialement dans un logement délimité d'un coté par une face (10a) appartenant au carter de la boite (10) et de l'autre coté par une face (12a) appartenant au couvercle (12).