Brevet FR2983549A1 — publié le 20130607

BARILLET OPTIMISE POUR COMMANDE DE VITESSES DE BOITE AUTOMATISEE ET PROCEDES DE COMMANDE La présente invention concerne la commande du passage des vitesses sur une boîte de vitesses à arbres parallèles du type manuelle, commandée à partir d'un sélecteur ou levier actionné directement par le conducteur, ou du type robotisée, où un actionneur de passage est placé sous le contrôle d'un calculateur de transmission. Plus précisément, elle a pour objet un dispositif de commande de boîte de vitesses à barillet, comportant un tambour entraîné en rotation, qui présente sur sa paroi cylindrique des rainures circulaires avec des secteurs de déviation d'éléments de commande de fourchettes internes de la boîte pour l'engagement des rapports. On connaît des boites de vitesses, du type indiqué ci-dessus, dites « boîtes séquentielles ». Ces boîtes sont munies d'un dispositif de commande à barillet comprenant un tambour pourvu de plusieurs rainures qui reçoivent des éléments généralement cylindriques, pions ou galets, solidaires des fourchettes de commande des baladeurs de la boîte. Les rainures présentent des secteurs de déviation des éléments de commande des fourchettes. La course d'engagement, est la même quel que soit le rapport à engager, car la course au levier ou à la pédale (lorsqu'il s'agit de motocyclette) est constante. Les boîtes séquentielles sont principalement à commande manuelle. Il existe cependant des applications robotisées du système de commande séquentiel à barillet, où la rotation du tambour est automatisée. Il peut ainsi être entraîné par un actionneur électrique, lui-même commandé par un organe de pilotage. La présente invention vise à tirer parti des possibilités offertes par la commande d'un actionneur piloté 35 électriquement pour adapter la géométrie des rainures du tambour aux différents passages de vitesses de la boîte. - 2 - Dans ce but, elle propose que l'angle de rotation du tambour pour les passages de vitesses, soit différencié selon les rapports concernés. Elle propose aussi que les pentes des rainures dans 5 les zones de déviation correspondant aux passages de vitesses, soient différenciées selon le rapport concerné. Conformément à l'invention, la pente des déviations des rainures est plus faible pour l'engagement des rapports nécessitant plus de capacité de synchroniseur, ou plus 10 d'effort appliqué à la fourchette, que pour l'engagement des rapports nécessitant peu de capacité de synchroniseur, ou moins d'effort appliqué à la fourchette. En particulier, la pente a du secteur de déviation du premier et du deuxième rapport de marche avant peut être 15 moindre que la pente p du secteur du troisième et du quatrième rapport de marche avant. Pour les changements de rapport faisant intervenir deux fourchettes commandées par deux rainures différentes, l'angle de rotation du tambour est réduit par une 20 anticipation de l'engagement du rapport ciblé avant le désengagement complet du rapport quitté Selon un mode de réalisation particulier, l'une des rainures, de préférence la rainure du premier et du deuxième rapport de marche avant, présente une déviation 25 supplémentaire entre la position neutre et la position de marche arrière, assurant la synchronisation du rapport de marche arrière avant l'engagement de celle-ci. L'invention propose en alternative que, pour passer la marche arrière, le tambour effectue une rotation vers le 30 rapport de première à partir du point mort pour effectuer la synchronisation de ce rapport, en utilisant ce synchroniseur en frein de marche arrière, puis une rotation dans le sens inverse vers la marche arrière. La présente invention sera mieux comprise à la 35 lecture de la description suivante d'un mode de réalisation - 3 - non limitatif de celle-ci, en se reportant aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une coupe d'un barillet de commande de boîte de vitesses, - la figure 2 est une vue du tambour déroulé avec des pentes de déviation uniformes, - la figure 3 est une vue du tambour déroulé avec des pentes de déviation différenciées, et - la figure 4 est une vue du tambour déroulé avec 10 des pentes de déviation uniformes et une déviation supplémentaire sur une rainure de commande. Le barillet illustré par la figure 1 est constitué d'un tambour 1 fermé à une extrémité par une roue dentée 2 appartenant à un système d'entraînement à roue et vis sans 15 fin non représenté. Le tambour, contenu dans son propre carter 3, est soutenu par un axe fixe 4. Il présente trois rainures 6a, 6b, 6c pouvant recevoir chacune un élément de commande, tel qu'un pion ou un galet 7a, 7d, 7c. Chaque élément 7a, 7b, 7c est relié à une fourchette de commande de 20 vitesses (non représentée) de la boîte de vitesses. Dans le cas d'une boîte de vitesses à cinq rapports de marche avant et un rapport de marche arrière, la première rainure 6a et la première fourchette commandent par exemple les premier et deuxième rapports de marche avant, la deuxième rainure 6b et 25 la deuxième fourchette commandent les troisième et quatrième rapports de marche avant. La troisième rainure 6c et la troisième fourchette commandent le cinquième rapport de marche avant et le rapport de marche arrière (MAR). Les figures 2, 3 et 4 sont des représentations du 30 tambour de la figure 1, de longueur 1 déroulé à plat, sur lesquelles on retrouve les trois rainures 6a, 6b, 6c de la figure. Alors qu'en réalité, les rainures 6a, 6b, 6c défilent devant les pions ou galets lors de la rotation du tambour en déplaçant (ou non) ces derniers dans la seule 35 direction longitudinale du tambour, la rotation du tambour - 4 se traduit sur les figures 2, 3 et 4 par un déplacement des trois éléments 7a, 7b, 7c le long des rainures, assorti d'une déviation transversale sur les secteurs de déviation. Sur les trois figures, la longueur parcourue par les éléments dans leur rainure entre les positions de rapport engagé n'est pas la même pour tous les changements, ce qui traduit sur les schémas le fait que l'angle de rotation du tambour pour les passages de vitesses est différencié selon les rapports concernés. Sur la figure 2, le déplacement entre deux rapports faisant intervenir une seule fourchette, par exemple le passage de première en deuxième 1-2, est plus long que le déplacement entre deux rapports faisant intervenir deux fourchettes, par exemple, par exemple le passage de deuxième en troisième 2-3. Lors du passage 2-3, l'engagement du rapport de troisième débute dès que la course de « décrabotage » Cc nécessaire au dégagement du rapport de deuxième est faite. De même, lors d'un passage rétro 3-2, l'engagement du rapport de deuxième débute aussitôt que la course de « décrabotage » Cc, nécessaire pour désengager le rapport de troisième, est réalisée. La réduction de certaines courses (ici les courses des passages où interviennent deux fourchettes) permet principalement de raccourcir la longueur développée du tambour, donc sa masse et son encombrement. Cette réduction permet de diminuer les temps de passage correspondants. Cependant, l'angle de déviation aest identique sur l'ensemble des rainures, donc pour tous les mouvements de déviation transversale des galets. Il en résulte que les courses C1-2 et C3-4 sont égales, de même que les courses C2-3 et C2-5. Néanmoins, l'angle de rotation du tambour pour les passages de vitesses est différencié selon les rapports concernés. Sur la figure 3, les angles de déviation a, p, y, 6, sont différenciés. Sur la première rainure 6a, les - 5 déviations concernant les passages sur le rapport de première ont la pente a, la plus faible. Le couple donné sur le tambour se traduit par force axiale très élevée sur l'élément de liaison avec la fourchette. Cette portion occupe une longueur importante sur la surface déroulée du tambour. Sur la première et la deuxième rainure 6a, 6b les secteurs concernant les passages sur le rapport de troisième et de quatrième, ont une pente de déviation p plus importante, qui traduit un couple donné sur le tambour en une force axiale moins élevée sur le l'élément de liaison avec la fourchette. Cette diminution de la force appliquée est admissible, car le besoin de poussée sur les synchroniseurs de troisième et quatrième est moindre que sur les synchroniseurs de première et de deuxième. L'intérêt de cette disposition est de réduire, autant qu'il est possible, la longueur utilisée pour ces passages sur la surface déroulée du tambour. Sur la troisième rainure 6c, concernant les passages sur les rapports de cinquième et de marche arrière, les déviations ont une pente 6 et y encore plus raide, qui traduit un couple donné sur le tambour en une force axiale encore plus faible sur l'élément de liaison avec la fourchette. Cette force est suffisante par rapport au besoin de force sur le synchroniseur de cinquième. Elle peut aussi être suffisante pour la MAR, dans la mesure où les systèmes de commande de marche arrière prévoient généralement des aménagements ou des stratégies de freinage du pignon de marche arrière. Ainsi, la portion occupée sur la longueur déroulée du tambour pour le passage des vitesses est encore plus courte sur la troisième rainure 6c que sur la deuxième rainure 6b. Globalement, la pente des déviations des rainures est donc plus faible pour l'engagement des rapports nécessitant plus de capacité de synchroniseur, ou plus d'effort appliqué à la fourchette, que pour l'engagement des - 6 - rapports nécessitant peu de capacité de synchroniseur, ou moins d'effort appliqué à la fourchette. Ceci permet d'unifier les synchroniseurs et d'homogénéiser le couple à fournir par le moteur pour un même encombrement et une masse similaire du tambour. Enfin, pour les changements de rapport faisant intervenir deux fourchettes commandées par deux rainures différentes, l'angle de rotation du tambour peut être réduit par une anticipation de l'engagement du rapport ciblé avant le désengagement complet du rapport quitté. Sur la figure 4, on a représenté un tambour dont les rainures 6b et 6c ont les mêmes caractéristiques géométriques que celles de la figure 2. Néanmoins, la rainure 6a de passage 1-2 présente cependant une caractéristique géométrique particulière, qui concerne le passage de la MAR. Entre la position neutre et la position de MAR engagée, la rainure 6a présente une déviation supplémentaire, qui correspond à un engagement du rapport de première. Cette déviation assure la synchronisation du pignon de première, et l'arrêt complet de l'arbre primaire (lorsque le véhicule est à l'arrêt), avant l'engagement de la MAR. Elle améliore le passage de la MAR en limitant les craquements. Toutefois, elle occupe une certaine section sur la longueur déroulée du tambour, ayant ainsi un impact non négligeable sur l'encombrement global total de celui-ci. On pourra donc lui préférer de différencier les pentes des déviations existantes, conformément à la figure 3, en adoptant dans ce cas une stratégie de pilotage appropriée, permettant d'obtenir les mêmes résultats sur l'amélioration de la prestation d'engagement de MAR. Cette stratégie peut notamment consister à réaliser la rotation du tambour nécessaire pour la synchronisation du rapport de première (freinage de l'arbre primaire), avant de réaliser la rotation inverse vers l'engagement de la MAR. En résumé, l'invention permet par les dispositions 35 proposées, d'adapter la rotation du tambour aux changements de rapports concernés. Elle tire profit du fait que - 7 l'engagement de certains rapports nécessite plus de capacité de synchroniseur, ou plus d'effort appliqué à la fourchette que d'autres. Il est ainsi possible de jouer sur la géométrie des rainures pour optimiser la taille du tambour, 5 la taille, la puissance, ou le couple développé par le dispositif de commande, ainsi que la capacité des synchroniseurs associés, dans le sens de la réduction de leur taille ou de la suppression d'un cône de frottement. Enfin, la sollicitation du dispositif d'actionnement peut 10 être uniformisée pour l'ensemble des changements de rapports de la boîte. REVENDICATIONS1. Dispositif de commande de boîte de vitesses à barillet, comportant un tambour (1) entraîné en 5 rotation, qui présente sur sa paroi cylindrique des rainures circulaires (6a, 6b, 6c) avec des secteurs de déviation d'éléments de commande (7a, 7b, 7c) de fourchettes internes de la boîte pour l'engagement des rapports, caractérisé en ce que l'angle de rotation du 10 tambour pour les passages de vitesses est différencié selon les rapports concernés. 2. Dispositif de commande de boîte de vitesses à barillet selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la pente des déviations des rainures (6a, 6b, 6c)) 15 est plus faible pour l'engagement des rapports nécessitant plus de capacité de synchroniseur, ou plus d'effort appliqué à la fourchette, que pour l'engagement des rapports nécessitant peu de capacité de synchroniseur, ou moins d'effort appliqué à la 20 fourchette. 3. Dispositif de commande de boîte de vitesses à barillet selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les pentes des rainures (6a, 6b, 6c) sont différenciées selon le rapport concerné. 25 4. Dispositif de commande selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que la pente (^,.,du secteur de déviation du premier et du deuxième rapport de marche avant est moindre que la pente (^. du secteur du troisième et du quatrième rapport de marche avant. 30 5. Dispositif de commande selon la revendication 4, caractérisé en ce que les pentes (^, ^..du secteur de déviation du cinquième rapport de marche avant et du rapport de marche arrière sont plus élevées que lapente (^. du secteur du troisième et du quatrième rapport de marche avant. 6. Dispositif de commande selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'une 5 des rainures (6a, 6b, 6c) du tambour (1) présente une déviation supplémentaire 7. Dispositif de commande selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la rainure de commande (6a) du premier et du deuxième rapport de 10 marche avant présente une déviation supplémentaire entre la position neutre et la position de marche arrière, assurant la synchronisation du rapport de marche arrière avant l'engagement de la marche arrière. 8. Procédé de commande d'une boîte de vitesses à 15 barillet, au moyen d'un tambour entraîné en rotation avec sur sa paroi cylindrique des rainures circulaires ((6a, 6b, 6c) présentant des secteurs de déviation d'éléments de commande (7a, 7b, 7c) de fourchettes internes de la boîte, caractérisé en ce que, lors du 20 passage de la marche arrière, le tambour effectue une rotation vers le rapport de première à partir du point mort pour effectue la synchronisation de ce rapport, pour utiliser ce synchroniseur en frein de marche arrière, puis une rotation dans le sens inverse vers la 25 marche arrière. 9. Procédé de commande d'une boîte de vitesses à barillet, avec un dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que, pour les changements de rapport faisant intervenir deux 30 fourchettes commandées par deux rainures différentes, l'angle de rotation du tambour est réduit par une anticipation de l'engagement du rapport ciblé avant le désengagement complet du rapport quitté.