Brevet FR3031378A1 — publié le 20160708

"COMMANDE DE BOITE DE VITESSES". [0001] L'invention porte sur une commande de boîte de vitesses par exemple pour véhicule automobile à moteur thermique. [0002] Les boîtes de vitesses comprennent un arbre primaire et un arbre secondaire, portant des couples de pignons, chaque couple de pignons comprenant un pignon fou qui est solidarisable à son axe par un crabot ou un synchroniseur sous l'action de fourchettes. [0003] On connaît des commandes de boîtes de vitesses dans lesquelles les fourchettes coulissent sur des axes et sont commandées par un barillet ou par des doigts de passage de vitesses montés sur des axes et permettant de réaliser la sélection du rapport de vitesse puis le mouvement de passage l'engageant. [0004] Ces systèmes sont complexes et nécessitent beaucoup de composants, parmi lesquels les axes, les fourchettes, les leviers, les doigts et les barillets. Ces composants sont volumineux et occupent un espace autour des axes, au droit des pignons, au-dessus ou en dessous du plan défini par les arbres, rendant la boîte de vitesse épaisse en trois dimensions. Il n'est pas possible d'utiliser plutôt l'espace dans le prolongement du plan défini par les deux arbres. [0005] W02013155642 décrit une boîte de vitesses dont les crabots sont actionnés par une tige parallèle à l'arbre. Mais la commande n'est pas décrite. [0006] Pour résoudre les problèmes évoqués et fournir un système permettant d'actionner de manière simple et économique les rapports de vitesse d'une boîte de vitesse, il est proposé une commande de boîte de vitesses comprenant - un arbre commandé et mobile en translation par rapport à un carter de la commande, suivant un axe de la commande, caractérisée en ce qu'elle comprend de plus - un cylindre creux commandé et mobile en rotation par rapport audit carter autour dudit axe de la commande, ledit cylindre étant monté autour de l'arbre et concentrique audit arbre autour de l'axe, l'arbre et le cylindre étant solidaires en rotation autour de l'axe, - des pions solidaires de fourchettes de la commande appuyés radialement vers l'arbre en différents secteurs angulaires de celui-ci pour le déplacement longitudinal parallèlement à l'axe des fourchettes qui sont engagées autour du cylindre pour commander le passage de rapports de vitesse, - des lumières dans le cylindre constituant chacune une piste pour immobiliser ou libérer longitudinalement au moins l'un des pions, - et un relief sur la surface extérieure de l'arbre pour entraîner un pion à entraîner parmi lesdits pions et la fourchette correspondante avec l'arbre en translation longitudinale si le pion à entraîner est libéré par le cylindre. [0007] Grâce à cette structure, on peut ne pas utiliser de support spécifique pour tenir des axes de passage et de sélection distincts, et on peut réduire l'encombrement en position perpendiculaire aux arbres. [0008] On note que la commande peut être séquentielle et peut être impulsionnelle, ce qui facilite la conception de la commande extérieure à la boîte de vitesses. [0009] Avantageusement, la commande de boîte de vitesses selon la présente invention peut comprendre au moins l'une des caractéristiques techniques suivantes : - l'arbre est commandé en translation à l'aide d'un levier bloqué en rotation par rapport au carter, et mobile en rotation par rapport à l'arbre autour de l'axe ; - au moins un billage oppose une résistance au mouvement de l'arbre par rapport aux cartes commandé lors d'une sélection de rapport de vitesse ou d'une commande de passage de rapport de vitesse ; - ladite résistance est opposée par deux billages à trois dimensions ; - la commande comprend de plus un capteur de point neutre fixé sur le carter et détectant la position de point neutre en translation longitudinale de l'arbre. [0010] L'invention concerne également une boîte de vitesses pour véhicule à moteur comprenant une commande telle que précédemment décrite, l'arbre étant de même direction que l'arbre primaire ou l'arbre secondaire de la boîte. [0011] L'invention concerne également un véhicule automobile comprenant une boîte de vitesses telle que précédemment décrite. [0012] 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 : - La figure 1 est une vue d'une pièce d'une commande de boîte de vitesse selon un mode de réalisation de l'invention. - La figure 2 est une vue d'une deuxième pièce d'une commande de boîte de vitesse selon le même mode de réalisation. - La figure 3 est une vue de la commande de boîte de vitesse selon le même mode de réalisation. [0013] En référence à la figure 1, on a représenté un mode de réalisation d'un arbre d'engagement de vitesse 100 selon l'invention. Cet arbre 100 est constitué d'un cylindre de révolution, qui est sur la figure un cylindre creux de section coupée droite par rapport à l'axe du cylindre et dont la surface externe porte divers motifs. L'arbre 100 est commandé par un levier d'engagement de vitesse 110 avec lequel il est solidaire en translation parallèlement à l'axe du cylindre, mais, dans un mode de réalisation, articulé en rotation autour de cet axe. Il peut aussi ne pas être articulé en rotation autour de cet axe. [0014] La surface externe du cylindre porte en se déplaçant depuis le levier d'engagement de vitesse 110, tout d'abord deux pistes de billage 120 et 121, adaptées à recevoir des têtes de billage 3D. Ces deux pistes 120 et 121 sont placées par exemple en opposition l'une par rapport à l'autre sur un diamètre du cylindre, pour recevoir des efforts répartis symétriquement. A proximité des deux pistes 120 et 121 est située une pastille magnétique sur la surface du cylindre destinée à interagir avec un capteur (figure 3), pour déterminer une position de point mort. [0015] En s'éloignant du levier d'engagement de vitesse 110, on trouve alignées sur deux génératrices opposées diamétralement du cylindre deux séries de quatre ergots 140 rectangulaires ou autres reliefs faisant saillie radialement à la surface du cylindre. Ces ergots 140 sont séparés les uns des autres par une distance fixe et répartis sur le cylindre deux par deux sur des diamètres successifs. [0016] Toujours en s'éloignant du levier d'engagement de vitesse 110 on retrouve dans le prolongement des alignements d'ergots 140 deux nouveaux alignements d'ergots 140, ceux-ci étant cette fois au nombre de trois par alignement. [0017] Finalement, dans le prolongement des alignements d'ergots 140 se situent des nervures parallèles à l'axe longitudinal du cylindre, au nombre de deux se faisant face de manière symétrique par rapport à l'axe. [0018] En figure 2 on a représenté un cylindre de sélection 200 destiné à interagir avec l'arbre d'engagement de vitesse 100 présenté en figure 1. [0019] Ce cylindre est un cylindre de révolution creux adapté à recevoir l'arbre d'engagement de vitesse 100 en son intérieur. Il est commandé par un levier de sélection 210 à l'une de ses extrémités. Ce levier 210 est solidaire du cylindre de sélection 200 à la fois en rotation et en translation. [0020] Le cylindre de sélection 200 comprend sur sa surface des lumières traversantes définissant des pistes 220 et 230. Un nombre variable de pistes peut être utilisé en fonction des besoins. [0021] La piste 220, par exemple, comprend différentes branches. Elle comprend notamment une branche périphérique de blocage 221, s'étendant dans un plan perpendiculaire à l'axe du cylindre. Elle comprend également une branche longitudinale de libération 222 s'étendant parallèlement à l'axe longitudinal, ainsi que diverses autres branches 223 et 224 plus ou moins courtes et de géométries diverses. [0022] En référence à la figure 3 on a représenté l'ensemble de la commande constituée à l'aide de l'arbre d'engagement de vitesse 100 et du cylindre de sélection 200, montés ensemble. Le levier d'engagement de vitesse 110 est monté à l'opposé du levier de sélection 210. Un carter 300 reçoit les différents éléments. En particulier le cylindre de sélection 200 est monté fixe en translation par rapport au carter 300, mais mobile en rotation autour de l'axe longitudinal par rapport au carter 300. Quant à l'arbre d'engagement de vitesse 100, il est monté mobile en translation parallèlement à l'axe longitudinal vis-à-vis du carter 300 ainsi que mobile en rotation autour de l'axe longitudinal par rapport au même carter 300. L'arbre 100 occupe l'espace intérieur du cylindre 200. [0023] Un capteur de points neutre 310 est fixé sur le carter 300, et repère la pastille magnétique 130 quand celle-ci est amenée devant lui du fait du déplacement en translation longitudinale de l'arbre d'engagement de vitesse 100. [0024] Deux billages 320, prenant appui sur le carter 300 stabilisent le positionnement de l'arbre 100 vis-à-vis du carter 300. Il s'agit de billages de type à trois dimensions classiques munis de billes et de ressorts. Du fait du dessin des pistes de billage 120 et 121 dans lesquelles les billages 300 viennent prendre place, l'arbre d'engagement de vitesse 100 subit les efforts de billage qui le stabilisent à la fois lorsqu'il est manoeuvré en translation par l'intermédiaire du levier d'engagement de vitesse 110 et quand il est entraîné en rotation autour de l'axe longitudinal. [0025] L'arbre d'engagement de vitesse 100 est entraîné en rotation autour de l'axe longitudinal du fait de la formation d'une liaison uniquement glissière entre ledit arbre 100 et le cylindre de sélection 200 au niveau des nervures 150 (non visibles sur la figure 3) qui interagissent avec une forme complémentaire de la surface interne du cylindre de sélection 200, de manière à former des cannelures. Du fait de ces cannelures, toute rotation du cylindre de sélection 200 entraîne une rotation identique de l'arbre d'engagement de vitesse 100, dans un sens ou dans l'autre. La branche longitudinale de libération 222 est positionnée en regard de la série d'ergots 140. [0026] Trois fourchettes 400, 500 et 600 sont présentes avec leurs dents entourant le cylindre de sélection 200. Les fourchettes 400, 500 et 600 sont présentes à trois positions longitudinales successives du cylindre de sélection 200, et l'approchent sous différentes positions angulaires. Chacune des fourchettes 400, 500 ou 600 interagit avec le cylindre de sélection 200 et l'arbre d'engagement de vitesse 100 par un pion positionné et adapté à conduire au déplacement de la fourchette correspondante parallèlement à l'axe longitudinal dans une direction ou dans la direction opposée. Ainsi chaque fourchette 400, 500 ou 600 est en mesure de commander le déplacement d'un baladeur de synchroniseur (non représenté) dans un sens ou dans l'autre et d'ainsi engager l'un ou l'autre de deux rapports de vitesse différents, choisi en fonction de la direction de déplacement de l'arbre 100 qui définit celle de la fourchette. [0027] Ainsi, l'ensemble des trois fourchettes 400, 500 et 600 est de nature à permettre la sélection au choix d'une vitesse de marche avant parmi cinq rapports de vitesse, ou d'une marche arrière. [0028] Les pions de commande des fourchettes 400, 500, 600 sont visibles sur la figure 1. Il s'agit des pions 410, 510 et 610, solidarisés chacun respectivement avec la fourchette 400, 500 ou 600 et qui approchent le cylindre sous trois secteurs angulaires distincts. On va maintenant discuter du pion 510 et de son interaction avec le cylindre de sélection 200 et l'arbre d'engagement de vitesse 100. Le pion 510 est engagé dans la piste 220. Compte-tenu de la position angulaire du cylindre de sélection 200 et de l'arbre d'engagement de vitesse 100, le pion 510 est, dans la position de la figure dans la branche longitudinale de libération 222. Il en résulte que le pion 510 est positionné au droit de l'alignement des ergots 140, et précisément entre deux de ces ergots successifs. Dans cette position angulaire du cylindre de sélection 200 et de l'arbre d'engagement de vitesse 100, une translation de l'arbre d'engagement de vitesse 100 provoque le déplacement de la fourchette 500 par action des ergots 140 sur le pion 510, parallèlement à l'axe dans un sens (engagement) ou dans l'autre (désengagement). [0029] Quant au pion 410, il est dans la position de la figure, engagé dans une branche périphérique de blocage d'une piste du cylindre de section 200. Il en résulte qu'en cas de translation de l'arbre d'engagement de vitesse 100 il est retenu par les bords de la branche périphérique de blocage 221 du cylindre de section 200 et n'est pas entraîné par un quelconque motif de la surface de l'arbre d'engagement de vitesse 100, étant entendu qu'il ne fait pas face à cet arbre d'engagement de vitesse 100 sur le secteur portant les ergots 140 mais sur un secteur ne portant aucun ergot. [0030] Ce qui vient d'être présenté pour le pion 410 et la fourchette 400 est tout aussi valable, dans la position de la figure 3 pour le pion 610 et la fourchette 600 qui ne sont pas entraînés en translation lors d'une translation de l'arbre d'engagement de vitesse 100. [0031] On précise que chacun des pions 410, 510 et 610 qui sont présentés au cylindre 200 et à l'arbre 100 en des secteurs angulaires distincts, en combinaison avec les pistes présentes dans le cylindre de sélection 200 et avec les ergots 140 de l'arbre d'engagement de vitesse 100 permet, en fonction de l'angle de positionnement choisi du cylindre de sélection 200, d'agir sur l'une ou l'autre des fourchettes 400, 500 ou 600 dans un sens ou dans le sens opposé, de manière à passer l'une quelconque des six vitesses envisagées. La commande peut être séquentielle et impulsionnelle. Elle s'applique à des pignons munis de synchroniseurs ou de simples crabots. [0032] 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. Commande de boîte de vitesses comprenant - un arbre (100) commandé et mobile en translation par rapport à un carter (300) de la 5 commande, suivant un axe de la commande, caractérisée en ce qu'elle comprend de plus - un cylindre (200) creux commandé et mobile en rotation par rapport audit carter (300) autour dudit axe de la commande, ledit cylindre (200) étant monté autour de l'arbre (100) et concentrique audit arbre (100) autour de l'axe, l'arbre (100) et le cylindre (200) étant 10 solidaires en rotation autour de l'axe, - des pions (410, 510, 610) solidaires de fourchettes de la commande appuyés radialement vers l'arbre (100) en différents secteurs angulaires de celui-ci pour le déplacement longitudinal parallèlement à l'axe des fourchettes (400, 500, 600) qui sont engagées autour du cylindre (200) pour commander le passage de rapports de vitesse, 15 - des lumières (220, 230) dans le cylindre (200) constituant chacune une piste pour immobiliser ou libérer longitudinalement au moins l'un des pions (410, 510, 610), - et un relief (140) sur la surface extérieure de l'arbre (100) pour entrainer un pion à entraîner (410, 510, 610) et la fourchette correspondante avec l'arbre (100) en translation longitudinale si le pion à entraîner (410, 510, 610) est libéré par le cylindre (200). 20 2. Commande de boîte de vitesses selon la revendication 1, dans laquelle l'arbre (100) est commandé en translation à l'aide d'un levier (110) bloqué en rotation par rapport au carter (300), et mobile en rotation par rapport à l'arbre (100) autour de l'axe. 3. Commande de boîte de vitesses selon la revendication 1 ou la revendication 2, dans laquelle au moins un billage (320) oppose une résistance au mouvement de l'arbre 25 (100) par rapport au carter (300) commandé lors d'une sélection de rapport de vitesse ou d'une commande de passage de rapport de vitesse. 4. Commande de boîte de vitesses selon la revendication 3, dans laquelle ladite résistance est opposée par deux billages à trois dimensions. 5. Commande de boîte de vitesses selon l'une des revendications 1 à 4, comprenant de plus un capteur (310) de point neutre fixé sur le carter (300) et détectant la position de point neutre en translation longitudinale de l'arbre (100). 6. Boîte de vitesses pour véhicule à moteur comprenant une commande selon l'une des revendications 1 à 5, l'arbre (100) de la commande étant de même direction que l'arbre primaire ou l'arbre secondaire de la boîte. 7. Véhicule automobile comprenant une boîte de vitesses selon la revendication 6.