Brevet FR3024760A1 — publié le 20160212

"BOITE DE VITESSES POUR VEHICULE AUTOMOBILE" [0001] L'invention porte sur une boîte de vitesses à barillet de commande, un procédé d'initialisation relatif à une telle boîte de vitesses, et un programme informatique permettant de mettre en oeuvre le procédé d'initialisation. [0002] Une boîte de vitesses comprend un arbre sur lequel sont montés des pignons libres. Cet arbre est qualifié d'arbre secondaire, par opposition à l'arbre primaire qui porte des pignons fixes. Chaque pignon libre définit avec un pignon fixe un rapport de vitesses. [0003] Les pignons libres sont en rotation libre vis-à-vis de l'arbre secondaire correspondant sauf quand un crabot et un synchroniseur viennent solidariser l'un des pignons avec l'arbre pour enclencher le rapport de vitesses correspondant. Le synchroniseur est couramment actionné par une fourchette mobile en translation. L'ensemble formé par les crabots, le synchroniseur et la fourchette constitue un moyen de couplage de l'arbre et du pignon. [0004] Le mouvement de translation de la fourchette lui est donné, dans les systèmes qui nous intéressent ici, par un barillet de commande mobile en rotation. La transformation de la rotation du barillet en translation de la fourchette est opérée à l'aide d'une piste portée par le barillet, qui est orientée pour produire un effet de came (ou effet de rampe). [0005] On connaît par exemple un tel système du document FR 2 970 311. Il est divulgué dans ce document que la piste du barillet interagit avec un téton d'actionnement (ou crosse de commande) solidaire de la fourchette. [0006] Dans les systèmes connus, lors du démarrage du moteur, la position angulaire du barillet de commande est généralement inconnue. Il est nécessaire d'initialiser cette position, en actionnant le barillet en rotation et en recherchant un repère présent sur un secteur angulaire de celui-ci. [0007] Néanmoins, la mise en rotation du barillet entraine le passage successif des rapports de vitesses, ce qui est bruyant, créé des chocs, et use les pièces. Des échecs d'engagement de plus peuvent parfois se produire. Enfin, le passage des rapports de vitesses nécessite que le barillet soit entrainé en rotation à une vitesse modérée, et le conducteur doit attendre que l'initialisation soit finie avant d'enclencher le premier rapport de vitesses. Ainsi, le véhicule est indisponible au démarrage pendant un temps désavantageusement prolongé. 3024760 2 [0008] FR2850441 divulgue une boîte de vitesses avec barillet de commande, mais ce document n'indique pas comment initialiser la position angulaire du barillet de commande. [0009] L'invention vise à résoudre ces problèmes et propose une boîte de vitesses pour véhicule automobile comprenant au moins un moyen de couplage pour coupler un arbre à un 5 pignon monté autour dudit arbre, ledit moyen de couplage étant mobile en translation, un barillet de commande mobile en rotation pour commander la translation dudit moyen de couplage un moyen de suivi du déplacement angulaire du barillet, un moyen pour constater si le barillet de commande est à une position angulaire prédéterminée pour initialiser ledit moyen de suivi, et un moyen pour commander une rotation du barillet jusqu'à la constatation 10 du fait que le barillet est à ladite position angulaire prédéterminée, caractérisée en ce que la boîte comprend de plus des moyens pour désengager le moyen de couplage du barillet au moins pendant la mise en oeuvre dudit moyen pour commander une rotation du barillet jusqu'à la constatation du fait que le barillet est à ladite position angulaire prédéterminée et réengager ledit moyen de couplage dans le barillet pour l'enclenchement d'un rapport de 15 vitesses. [0010] Grâce à ces caractéristiques, il est possible de démarrer le véhicule automobile sans perte de temps, et sans solliciter inutilement des pièces mécaniques n'intervenant pas dans le processus d'initialisation de la commande du barillet de commande. Il en résulte un confort supplémentaire pour le conducteur et une durée de vie augmentée pour les 20 mécanismes. [0011] Par exemple, le moyen pour constater si le barillet de commande est à une position angulaire prédéterminée comprend un capteur tout ou rien et un témoin placé sur une section du barillet, le capteur tout ou rien repérant le témoin. [0012] La boîte peut de plus comprendre un moteur électrique de commande de la rotation 25 du barillet, le moyen de suivi du déplacement angulaire du barillet comprenant un capteur de suivi du déplacement angulaire du barillet placé dans le moteur électrique de commande. [0013] Le moyen pour commander une rotation du barillet jusqu'à la constatation du fait que le barillet est à ladite position angulaire prédéterminée peut commander une rotation dans un sens puis en sens inverse pour constater deux fois le fait que barillet est à ladite 30 position angulaire prédéterminée en sorte d'augmenter la précision de la constatation. [0014] Dans un mode de réalisation, une fois constaté que le barillet est à ladite position angulaire prédéterminée, la boîte est configurée pour commander la rotation du barillet 3024760 3 jusqu'à une position initiale à laquelle le moyen de couplage est à nouveau engagé dans le barillet. [0015] Par exemple, lesdits moyens pour désengager le moyen de couplage du barillet peuvent comprendre des tétons escamotables sur commande interagissant, quand ils ne 5 sont pas escamotés, avec une piste de commande présente à la surface du barillet, et une unité de commande pour commander leur escamotage avant l'initialisation ou leur remise en place après l'initialisation. [0016] L'invention consiste aussi en un procédé d'initialisation d'un suivi de déplacement angulaire d'un barillet de commande de boîte de vitesses pour véhicule automobile, la boîte 10 comprenant au moins un moyen de couplage pour coupler un arbre à un pignon monté autour dudit arbre, ledit moyen de couplage étant mobile en translation, ledit barillet étant mobile en rotation pour commander la translation dudit moyen de couplage à l'aide d'une piste de commande présente à la surface du barillet, caractérisé en ce que le procédé comprenant un désengagement du moyen de couplage du barillet suivie d'une commande 15 en rotation du barillet jusqu'à la constatation du fait que le barillet est à une position angulaire prédéterminée, pour initialiser ledit suivi, puis ultérieurement, un réengagement du moyen de couplage dans le barillet pour enclencher au moins un rapport de vitesses. [0017] L'invention propose aussi un programme informatique, qui quand il est mis en oeuvre par un processeur conduit à la mise en oeuvre des étapes du procédé selon 20 l'invention. [0018] L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement dans la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels : 25 - la figure 1 présente un barillet de commande de boîte de vitesses ; - la figure 2 présente un système de couplage de l'arbre et des pignons d'une boîte de vitesses comprenant un barillet de commande; - la figure 3 présente le système de couplage de l'arbre et des pignons d'une boîte de vitesses comprenant un barillet, conformément à un mode de réalisation de l'invention. 30 - la figure 4 présente un aspect d'un mode de réalisation de l'invention. 3024760 4 [0019] En figure 1, on a représenté un barillet de commande 100 de boîte de vitesses de véhicule automobile. Il s'agit d'une pièce de forme générale cylindrique, de section circulaire et d'axe X-X, et dont la surface circonférentielle externe porte des pistes, ici au nombre de trois, référencées 110, 120 et 130. Ces pistes, qui peuvent avoir un profil en U, sont par 5 exemple le résultat d'un usinage de la matière du barillet, et s'étendent globalement sur une circonférence de celui-ci. Elles sont constituées de différentes sections se succédant sur des secteurs angulaires successifs. Certaines sections s'étendent dans un plan perpendiculaire à l'axe du barillet, alors que d'autres sections (rampes) s'étendent dans un plan incliné par rapport à l'axe du barillet. 10 [0020] Le barillet 100 peut être animé, par rapport au carter de la boîte de vitesses, d'un mouvement de rotation R autour de l'axe X-X, du fait de l'action d'un moteur électrique, par exemple. Chacune des pistes 110, 120, 130 constitue alors un guide pour un téton d'actionnement (ou crosse de commande) de fourchette correspondant. Les fourchettes ne sont pas représentées en figure 1, mais on y distingue le téton 211 qui est guidé dans la 15 piste 110, le téton 221 qui est guidé dans la piste 120 et le téton 231 qui est guidé dans la piste 130. [0021] Ainsi, trois fourchettes sont commandées par le barillet 100. Néanmoins, le barillet 100 pourrait ne commander que deux fourchettes, ou, au contraire, commander un plus grand nombre de fourchettes. Le barillet sert à commander une séquence de passage de 20 rapports de vitesses. [0022] En fonction de sa position en rotation, le barillet 100 va amener le téton 211 dans différentes sections de la piste 110. Deux sections de la piste 110 sont visibles en figure 1. La section 111 est une section dans un plan incliné par rapport à l'axe de rotation du barillet 100, et le guidage du téton 211 dans cette section 110 en rotation impose, par un effet de 25 came (effet de rampe), une translation par rapport au carter de la boîte de vitesses dans une direction T parallèle à l'axe XX, au téton 211 et à la fourchette que celui-ci commande. Par contre, quand, du fait d'une rotation supplémentaire du barillet 100 autour de son axe, le téton 211 parvient dans la section 112 de la piste 110, celle-ci étant dans un plan perpendiculaire à l'axe du barillet 100, la rotation de celui-ci n'entraîne plus en translation le 30 téton 211 et la fourchette associée. [0023] Le téton 221 est guidé par la piste 120. Trois sections 121, 122 et 123 de la piste 120 sont visibles sur la figure 1. La rotation du barillet 100 amène successivement le téton 221 dans chacune de ces sections de la piste 120. Les sections 121 et 123 étant dans deux plans perpendiculaires à l'axe de rotation du barillet 100, quand le téton 221 se situe dans 3024760 5 l'une ou l'autre de ces sections, la rotation du barillet 100 ne lui impose aucun mouvement de translation. A l'inverse, la section 122 étant dans un plan incliné par rapport à l'axe de rotation du barillet 100, par un effet de came, quand le téton 221 est dans la section 122, la rotation du barillet 100 entraîne une translation du téton 221. 5 [0024] En figure 2, un barillet 100 à deux pistes est représenté. On a également fait figurer les fourchettes qu'il commande, ainsi que les pignons finalement couplés à l'arbre par l'action du barillet de commande. [0025] On retrouve, comme en figure 1, une première piste sur le barillet 100, constituée d'une section 111 induisant un effet de came et une section 112 n'induisant pas d'effet de 10 came. On retrouve également une deuxième piste comprenant une section à effet de came 122 et une section sans effet de came 121. Les tétons 261 et 262 (ou crosses de commande) sont guidés par les deux pistes, respectivement. Ils commandent des fourchettes 213 et 223, respectivement par l'intermédiaire d'axes de fourchette 212 et 222. [0026] Les axes de fourchette 212 et 222 sont des pièces allongées parallèlement à l'axe 15 X-X de rotation du barillet et sur lesquelles sont fixés à distance l'un de l'autre le téton correspondant, et les becs de fourchette correspondants. [0027] Chacune des fourchettes 213 et 223 comporte deux becs dont les extrémités constituent des faces d'appui axiales pour agir par un appui suivant une direction parallèle à l'axe X-X sur des manchons de synchronisation d'un synchroniseur 320, respectivement 20 420. [0028] Les synchroniseurs 320 et 420 ont pour fonction de coupler, ou de découpler, des pignons 310, 311 ou respectivement 410, 411 définissant des rapports de vitesses, avec un arbre secondaire 1000 de la boîte de vitesses. [0029] L'arbre 1000 de la boîte de vitesses est parallèle à l'axe X-X de rotation du barillet 25 100, et également à l'axe de fourchette 212, respectivement 222. [0030] Ainsi, un mouvement de rotation R du barillet 100 autour de son axe de rotation X-X provoque, quand un téton est engagé dans une section à effet de came de la piste correspondante, une translation T de la fourchette correspondante, l'actionnement du (ou d'un des deux) synchroniseur(s) que celle-ci commande et l'enclenchement d'un rapport de 30 vitesses. 3024760 6 [0031] On précise que le barillet 100 représenté est en mesure de commander deux fourchettes et que l'invention s'applique naturellement à un barillet pouvant commander un autre nombre de fourchettes [0032] Le téton 261 (ou crosse de commande rétractable, ou encore billage), agissant dans 5 une direction perpendiculaire à l'axe de fourchette 212, a une extrémité (sa bille) qui est insérée dans la piste correspondante du barillet 100 et maintenue contre celle-ci par un ressort en compression du téton 261. [0033] Ainsi, le téton 261 couple en mouvement le barillet 100 et la fourchette 213. De plus il maintient en position la fourchette 213 et son axe 212, par contact avec les parois de la 10 piste du barillet 100. [0034] Le ressort du téton 261 peut être piloté pour que l'ensemble du téton 261 s'efface, découplant le barillet 100 et la fourchette 213, les mouvements de l'un n'entrainant alors plus de mouvement de l'autre. Pour obtenir ce résultat, la bille est rétractée, pour ne plus assurer de contact avec le barillet. 15 [0035] L'axe de fourchette 222 porte, de la même manière, un téton 262 qui insère son extrémité dans la piste correspondante du barillet 100 et couple en mouvement le barillet et la fourchette 223. Le téton 262 agit également pour maintenir en position la fourchette 223 et son axe 222, par contact avec les parois de la piste du barillet 100. La bille du téton 262 peut aussi être rétractée, pour ne plus assurer de contact avec le barillet. 20 [0036] Les tétons 261 et 262 sont pilotés respectivement par des moyens de pilotage 271 et 272 qui peuvent commander la rétractation (ou effacement) du billage correspondant. [0037] Une telle rétractation entraine le désengagement de la fourchette correspondante (ou désolidarisation de la fourchette vis-à-vis du barillet) et l'absence de transformation de tout mouvement de rotation du barillet en un mouvement de rotation de la fourchette (le 25 rapport de vitesses commandé par la fourchette n'est donc pas enclenché ou désenclenché), ainsi que l'absence de tout frottement entre le barillet et les éléments de la fourchette (son téton) stabilisant celle-ci. [0038] Le téton 261 est représenté engagé dans la piste correspondante du barillet, et le téton 262 est représenté désengagé de la piste correspondante. 30 [0039] Pour stabiliser les fourchettes 213 et 223, la boîte de vitesses selon l'invention comprend de plus des systèmes de stabilisation 550 et 500 (ou moyens de stabilisation), montés pour stabiliser les ensembles composés d'une part du téton 261, de l'axe 212 et de 3024760 7 la fourchette 213, et d'autre part du téton 262, de l'axe 222 et de la fourchette 223, quand le billage 261 ou 262 correspondant est rétracté. [0040] Un tel système de stabilisation a pour effet de diminuer les possibilités de mouvement de l'ensemble formé par le téton 262, l'axe 222 et la fourchette 223, y compris 5 quand le billage 262 est rétracté. Il peut comprendre un billage à ressort. [0041] Dans tous les cas, le système de stabilisation 500 est libre en rotation vis-à-vis du barillet, et agit par exemple en s'appuyant sur le carter 520 de la boîte de vitesses ou sur un élément fixé au carter 520, ou cinématiquement équivalent au carter. Le même commentaire s'applique au système de stabilisation 550. 10 [0042] Un système de stabilisation piloté peut être utilisé, et il est alors prévu que celui-ci s'efface quand la fourchette 223 doit être déplacée pour enclencher le rapport de vitesses correspondant. Ainsi, le système de stabilisation 500 est coordonné avec la commande de rotation du barillet 100 pour stabiliser la fourchette 223 quand celle-ci est désengagée du barillet et ne pas la stabiliser quand elle est déplacée pour enclenchement d'un rapport de 15 vitesses. Ainsi, le système de stabilisation 500 est représenté sur la figure, appliqué pour stabiliser la fourchette 223 car le billage 262 est désengagé de la piste du barillet correspondante, et le système de stabilisation 550 est représenté effacé (rétracté), car le billage 261 est engagé dans la piste correspondante. [0043] Dans le cadre d'une boîte à double embrayage, possédant deux arbres secondaires 20 1000 et 1001, les fourchettes peuvent avoir la disposition représentée en figure 3 autour du barillet 100, représenté dans un plan perpendiculaire à son axe. Les tétons 261, 262 et 263 sont disposés en des secteurs angulaires distincts et éloignés les uns des autres autour du barillet. Les fourchettes 213 et 223, qui sont entrainées par les tétons 261 et 262 agissent sur des pignons libres coopérant avec l'arbre 1000, alors que la fourchette 233, entrainée 25 par le billage 263 agit sur des pignons libres coopérant avec l'arbre 1001. Les fourchettes 213 et 223 sont décalées l'une par rapport à l'autre angulairement autour de l'arbre 1000. [0044] D'autres implantations des fourchettes sur un ou deux arbres secondaires sont compatibles avec l'invention. [0045] Les tétons 261, 262 et 263 sont rétractables comme cela a été présenté en relation 30 avec la figure 2. [0046] Le barillet 100 est entrainé en rotation par un moteur de commande de barillet 600, qui comprend un capteur 610 de suivi du déplacement angulaire du barillet, qui mesure de 3024760 8 manière continue le déplacement angulaire, et incrémente de manière continue, en conséquence, le contenu d'une mémoire 910. [0047] Le barillet 100 porte sur sa circonférence, en un secteur angulaire donné, un témoin 700 pour capteur, par exemple pour capteur optique. La boîte de vitesses comporte, fixe par 5 rapport au carter de la boîte, un capteur 800 tout ou rien, par exemple un capteur optique, configuré pour repérer la présence ou le passage du témoin 700 en une position angulaire autour de l'axe de rotation X-X du barillet 100. Le capteur 800 est placé pour repérer une position de référence e0 du barillet 100 définie par rapport au carter. [0048] La boîte de vitesses comprend de plus une unité centrale 900 (ou processeur) pour 10 constater si le capteur 800 indique que le barillet de commande 100 est à la position angulaire repérée par le témoin 700, et initialiser alors le suivi du déplacement angulaire du barillet 100 qui est effectué par le capteur 610 de suivi du déplacement angulaire continu, en initialisant le contenu de la mémoire 910. [0049] L'unité centrale 900 est également configurée pour commander, lors d'une 15 initialisation du suivi angulaire continu, une rotation du barillet 100 jusqu'à la constatation du fait que le barillet est à la position angulaire repérée par le témoin 700. [0050] L'unité centrale 900 est également configurée pour piloter la rotation du barillet 100 pour enclencher les rapports de vitesses demandés par le conducteur, une fois le suivi en rotation initialisé. 20 [0051] En figure 4, on a représenté un procédé de mise en oeuvre de l'invention. [0052] Typiquement, l'invention doit être mise en oeuvre après que le véhicule automobile a été stoppé, que le moteur thermique a par exemple été coupé, et que la position du barillet a été perdue par perte de l'information contenue dans la mémoire 910. Ces évènements sont présentés comme étape 1. 25 [0053] Le conducteur souhaitant redémarrer et enclencher un rapport de vitesses, l'initialisation du suivi en rotation du barillet 100 est commandée. Elle est entamée par le désengagement des fourchettes 213, 223 et 233 vis-à-vis du barillet 100, au cours d'une étape 2. [0054] Puis, au cours d'une étape 3, la position de référence e0 repérée par le capteur 800 30 est recherchée. Le barillet 100 est mu en rotation par le moteur 600 jusqu'à ce que le capteur 800 détecte le repère 700 en face de lui. Pendant ce mouvement, le capteur 610 3024760 9 mesure le déplacement et consigne la valeur du déplacement angulaire 40 suivi depuis le désengagement des fourchettes 213, 223 et 233 et du barillet 100. [0055] Dans un mode de réalisation préféré, il est mis en oeuvre une double détection de la position : l'étape 3 est suivie d'une étape 4 au cours de laquelle une rotation inverse est 5 appliquée au barillet 100 par le moteur 600. Le capteur 800 détecte à nouveau le repère 700 en face de lui lors d'un passage en sens inverse. De plus une rotation d'une valeur de déplacement angulaire par exemple -40 est appliquée pour revenir à l'emplacement auquel les fourchettes et le barillet ont été désengagés. Les fourchettes 213, 223 et 233 et le barillet 100 sont alors réengagés. 10 [0056] La mémoire 910 est initialisée sur la base des deux détections du témoin 700 par le capteur 800. [0057] Le conducteur peut ensuite enclencher un rapport de vitesses. [0058] Grâce au processus proposé, le temps de démarrage est réduit, ainsi que le bruit, la sollicitation des pièces et les risques d'échecs d'engagement. 15 [0059] L'invention n'est pas limitée au mode de réalisation présenté, mais s'étend à toutes les variantes dans le cadre de la portée des revendications. REVENDICATIONS1. Boîte de vitesses pour véhicule automobile comprenant au moins un moyen de couplage (212, 213, 223, 233) pour coupler un arbre (1000, 1001) à un pignon (310, 311, 410,411) monté autour dudit arbre (1000, 1001), ledit moyen de couplage (212, 213, 223, 233) étant mobile en translation, un barillet de commande (100) mobile en rotation pour commander la translation dudit moyen de couplage (212, 213, 223, 233), un moyen de suivi (610, 910) du déplacement angulaire du barillet (100), un moyen (700, 800, 900) pour constater si le barillet de commande (100) est à une position angulaire prédéterminée (e0) pour initialiser ledit moyen de suivi (610, 910), et un moyen (600, 900) pour commander une rotation du barillet (100) jusqu'à la constatation du fait que le barillet (100) est à ladite position angulaire prédéterminée (e0), caractérisée en ce que la boîte comprend de plus des moyens (261, 262, 263, 900) pour désengager le moyen de couplage (212, 213, 223, 233) du barillet (100) pendant la mise en oeuvre dudit moyen pour commander (600, 900) une rotation du barillet (100) jusqu'à la constatation du fait que le barillet (100) est à ladite position angulaire prédéterminée (e0) et réengager ledit moyen de couplage (212, 213, 223, 233) dans le barillet (100) pour l'enclenchement d'un rapport de vitesses. 2. Boîte de vitesses selon la revendication 1, dans laquelle le moyen (700, 800, 900) pour constater si le barillet de commande (100) est à une position angulaire prédéterminée (e0) comprend un capteur tout ou rien (800) et un témoin (700) placé sur une section du barillet (100), le capteur tout ou rien (800) repérant le témoin (700). 3. Boîte de vitesses selon la revendication 1, comprenant de plus un moteur électrique (600) de commande de la rotation du barillet, le moyen de suivi (610, 910) du déplacement angulaire du barillet (100) comprenant un capteur de suivi (610) du déplacement angulaire du barillet (100) placé dans ledit moteur électrique (600) de commande. 4. Boîte de vitesses selon la revendication 1, dans laquelle le moyen pour commander (600, 900) une rotation du barillet jusqu'à la constatation du fait que le barillet (100) est à ladite position angulaire prédéterminée (e0) commande une rotation dans un sens puis en sens inverse pour constater deux fois le fait que barillet (100) est à 3024760 11 ladite position angulaire prédéterminée (e0) en sorte d'augmenter la précision de la constatation. 5. Boîte de vitesses selon la revendication 1, dans laquelle une fois constaté que le barillet (100) est à ladite position angulaire prédéterminée (e0), la boîte est configurée 5 pour commander la rotation du barillet (100) jusqu'à une position initiale à laquelle le moyen de couplage (212, 213, 223, 233) est à nouveau engagé dans le barillet (100). 6. Boîte de vitesses selon la revendication 1, dans laquelle lesdits moyens pour désengager (261, 262, 263, 900) le moyen de couplage (212, 213, 223, 233) du barillet (100) comprennent des tétons escamotables (261, 262, 263) sur commande 10 interagissant, quand ils ne sont pas escamotés, avec une piste de commande (110, 120, 130, 111, 112, 121, 122) présente à la surface du barillet (100), et une unité de commande (900) pour commander leur escamotage avant l'initialisation ou leur remise en place après l'initialisation. 7. Procédé d'initialisation d'un suivi de déplacement angulaire d'un barillet de 15 commande de boîte de vitesses pour véhicule automobile, la boîte comprenant au moins un moyen de couplage pour coupler un arbre à un pignon monté autour dudit arbre, ledit moyen de couplage étant mobile en translation, ledit barillet étant mobile en rotation pour commander la translation dudit moyen de couplage à l'aide d'une piste de commande présente à la surface du barillet, caractérisé en ce que le 20 procédé comprenant un désengagement (2) du moyen de couplage du barillet suivie d'une commande (3) en rotation du barillet jusqu'à la constatation du fait que le barillet est à une position angulaire prédéterminée, pour initialiser ledit suivi, puis ultérieurement, un réengagement (4) du moyen de couplage dans le barillet. 8. Programme informatique, qui quand il est mis en oeuvre par un processeur (900) 25 conduit à la mise en oeuvre des étapes du procédé selon la revendication 7.