FR2764357A1

FR2764357A1 - Dispositif de positionnement pour boite de vitesses automatique avec actionnement de secours, et procede pour l'actionnement de ce dispositif

Info

Publication number: FR2764357A1
Application number: FR9807007A
Authority: FR
Inventors: Bernd Gaubitz; Lutz Leimbach; Hans Jurgen Schneider; Thomas Wirth
Original assignee: Mannesmann Sachs AG
Current assignee: ZF Friedrichshafen AG
Priority date: 1997-06-05
Filing date: 1998-06-04
Publication date: 1998-12-11
Also published as: DE19723610C2; DE19723610A1

Abstract

Un dispositif de positionnement pour une boîte de vitesses, en particulier pour véhicules automobiles, comportant un organe de positionnement (12) à entraînement en rotation et en translation déplaçable dans différentes positions de commutation, au moins un des mouvements d'entraînement étant initié par un arbre d'entraînement relié d'une part à un servomoteur (1) et d'autre part à l'organe de positionnement, est caractérisé par un autre servomoteur (18) qui est susceptible d'être accouplé mécaniquement de manière automatique avec l'arbre d'entraînement (4).

Description

L'invention se rapporte à un dispositif de positionnement pour une boîte

de vitesses, en particulier pour véhicules automobiles, comportant un organe de positionnement à entraînement rotatif et à translation déplaçable dans différentes positions de commutation, au moins un des mouvements d'entraînement étant initié par un arbre d'entraînement relié d'une part à un servomoteur et d'autre part à

l'organe de positionnement.

Un tel dispositif de positionnement est par exemple connu du document DE 43 11 855 Ai, celui-ci servant à actionner l'arbre de commutation d'une boîte de vitesses d'un véhicule. Dans ce dispositif de positionnement, le premier entraînement est agencé perpendiculairement au second entraînement. La rotation de l'arbre de commutation est produite via le premier entraînement et le

déplacement par le second entraînement.

Si l'un des entraînements tombe en panne, la boîte de vitesses ne peut plus être actionnée ou seulement de manière très réduite. Si une vitesse est commutée avec une démultiplication trop élevée, on ne peut plus utiliser le véhicule. Pour pouvoir toutefois conduire le véhicule par sa propre force au garage, il doit être prévu un actionnement de secours mécanique de sorte que la boîte de vitesses peut être commutée au

moins à la main.

L'invention a pour objectif de proposer un actionnement de secours pour le dispositif de positionnement décrit ci-dessus, qui permet de

maintenir le fonctionnement en cas de panne de l'un des servomoteurs.

Pour résoudre ce problème, le dispositif de positionnement du type connu est caractérisé par au moins un autre servomoteur qui est susceptible d'être automatiquement accouplé mécaniquement à l'arbre d'entraînement. Pour le cas o le servomoteur principal soit défaillant pour une direction, on peut alors initier le mouvement correspondant via l'autre servomoteur (servomoteur de secours). Grâce au fait que le servomoteur de secours s'accouple automatiquement à l'arbre d'entraînement, une commande compliquée n'est pas nécessaire pour le conducteur. La liaison est établie par la mise en route de l'autre servomoteur. Grâce à la liaison mécanique entre le servomoteur et l'arbre d'entraînement, on assure un fonctionnement sûr. Puisque l'autre servomoteur n'est mis en oeuvre qu'en cas d'urgence, il peut être réalisé

sensiblement plus petit que le servomoteur principal.

Selon une configuration avantageuse de l'invention, sur l'arbre d'entraînement est agencé un élément d'entraînement à rotation libre et relié à l'autre servomoteur, ledit élément d'entraînement étant à l'arrêt lorsque l'arbre d'entraînement est entraîné via le premier servomoteur (servomoteur principal) et étant susceptible d'être relié de manière rigide avec l'arbre d'entraînement via une bague d'accouplement sollicitée par ressort, la bague d'accouplement étant susceptible d'être reliée par coopération de formes avec l'arbre d'entraînement et l'arbre

d'entraînement.

Grâce à cette configuration, la bague d'accouplement peut s'engager non seulement dans l'arbre mais aussi dans l'élément d'entraînement

lorsque l'élément d'entraînement est tourné par rapport à l'arbre.

A cet effet, la bague d'accouplement présente de préférence au moins deux tenons axiaux et l'élément d'entraînement présente de manière

correspondante au moins deux évidements destinés à recevoir le tenon.

L'arbre d'entraînement peut être pourvu d'au moins deux cames radiales, et la bague d'accouplement présente radialement à l'intérieur de manière correspondante au moins deux évidements destinés à recevoir les cames. Si l'élément d'entraînement subit une rotation, les évidements viennent concorder avec les tenons de sorte que la bague d'accouplement sollicitée par ressort est déplacée axialement sur l'arbre et reliée mécaniquement à l'élément d'entraînement. Si l'on continue de faire tourner l'élément d'entraînement, la bague d'accouplement tourne en même temps jusqu'à ce que les évidements radiaux intérieurs recouvrent les cames sur l'arbre jusqu'à ce que la bague d'accouplement s'encliquette sur l'arbre de sorte que l'arbre d'entraînement soit alors accouplé mécaniquement de matière rigide avec le second entraînement. De préférence, l'élément d'entraînement est une couronne de vis tangente qui est de préférence réalisée à auto- blocage et est susceptible d'être entraînée par le second servomoteur par l'intermédiaire d'une roue dentée. La bague d'accouplement est sollicitée par un ressort Belleville. L'engrenage du second servomoteur peut aussi être réalisé sous forme d'engrenage pulsar. Un mode de réalisation également possible de l'engrenage est divulgué et décrit en détails dans le document DE 42 38 368 AI La bague d'accouplement est de préférence sollicitée par un ressort Belleville de sorte que l'on peut ajuster pour elle une position définie

dans sa position sans effet.

Il est particulièrement avantageux que les deux mouvements d'entraînement soient chacun initiés par un arbre d'entraînement respectif relié d'une part à un servomoteur et d'autre part à l'organe de positionnement de sorte que l'on peut utiliser pour les deux types de

mouvement un actionnement de secours de structure identique.

Les organes de positionnement sont de préférence des moteurs électriques. Les autres servomoteurs peuvent être commutés automatiquement grâce à un changement de vitesse approprié dans le cas o le servomoteur principal est en panne. On peut aussi prévoir un

commutateur qui doit être activé en cas de besoin par le conducteur.

On peut intégrer aux moteurs électriques des détecteurs de position qui sont utilisés de la manière décrite par exemple dans le document

DE 44 33 825 A1.

Un procédé d'actionnement de secours du dispositif de positionnement en cas de panne d'au moins un des servomoteurs principaux se distingue par les étapes suivantes: - les deux servomoteurs de secours sont entraînés pour un laps de temps déterminé dans une direction définie et dans une succession définie jusqu'à ce qu'ils avancent jusque devant des butées mécaniques, - une position définie a été associée aux butées, - la durée est définie de manière telle pour l'entraînement des

servomoteurs de secours que les butées sont sûrement atteintes.

Les servomoteurs de secours peuvent être entraînés simultanément ou

alternativement à une cadence prédéterminée.

Il est particulièrement avantageux qu'une position de référence soit tout d'abord définie pour l'organe de positionnement, Le moteur de rapport de vitesse est alors mis en fonctionnement de manière incrémentée et le moteur de voie est mis en fonctionnement à la suite de cela, la durée d'entraînement du moteur de voie étant choisie telle que la position de référence peut être atteinte depuis chaque position de l'organe de positionnement. Cette mise en fonctionnement alternatif du moteur de rapport de vitesse et du moteur de voie est répété jusqu'à ce que la position de référence soit sûrement atteinte, jusqu'à ce que le moteur de rapport de vitesse ait par conséquent atteint la voie neutre dans laquelle le moteur de voie peut alors démarrer la position de référence. Le moteur de rapport de vitesse doit donc avoir été alimenté rapidement dans les deux directions aussi souvent qu'il puisse théoriquement avoir pris toutes les positions une fois. Après avoir atteint la position de référence, on met tout d'abord en fonctionnement un servomoteur de secours et ensuite le second servomoteur de secours pour commuter la boite de vitesses. Si l'on a donc défini la marche arrière comme position de référence, la mise en fonctionnement alternative des servomoteurs de secours a pour effet que la marche arrière est désenclenchée dès que la voie neutre est atteinte et que l'on change de la voie précédente. Les moteurs font donc le parcours le long de la grille de guidage, et l'on peut de préférence passer des vitesses qui sont situées à l'opposé les unes des autres. Afin que le véhicule soit prêt à fonctionner, il faut passer au moins aussi la marche arrière. Par rapport à un changement de vitesse classique à grille en H, le servomoteur doit être considéré comme moteur de rapport de vitesse qui sert le crabot dans la voie de vitesses entre la première et la seconde vitesse ou la troisième et la quatrième vitesse, respectivement, tandis que le servomoteur qui exécute le mouvement transversal requis

est désigné par moteur de voie.

L'invention sera décrite en détail ci-après à l'aide des dessins. Ceux- ci montrent: figure 1 une coupe partielle d'un dispositif de positionnement pour une boîte de vitesses; figure 2 la coupe le long de la signe II-II à la figure 1; figures 3a et 3b des représentations en perspective de la bague d'accouplement; figure 4 la représentation en perspective du dispositif de positionnement selon la figure 1 sans autres servomoteurs; figure 5 des schémas de commutation pour des boîtes de vitesses à grille en H typiques;

figure 6 les directions d'actionnement.

Le dispositif de positionnement présente un premier servomoteur 1 et un second servomoteur 17 qui sont agencés en décalage de 90 l'un par rapport à l'autre et qui sont reliés chacun à un arbre d'entraînement 4, 16. Dans le boîtier 19, un tube 11 est monté en translation et en rotation. Le tube 11 est pourvu d'une came 12 qui s'engage dans le

crabot de la boîte de vitesses qui n'est pas représentée en détail ici.

L'arbre 4 relié au servomoteur 1 est pourvu à son extrémité inférieure d'un pignon 8 qui engrène avec une roue dentée 14 via laquelle le tube 11 peut être mis en rotation. Sur l'arbre 16, qui est relié au second servomoteur 17, est placé une roue dentée de segment 15 qui coopère

avec la crémaillère 13, laquelle est reliée au tube 1 1 via un boulon 14.

En faisant tourner la roue dentée de segment 15, le tube 11 est par conséquent enfilé dans le boîtier 19 ou retiré de celui-ci. Les arbres 4, 16 sont montés dans le boîtier 19 au moyen de supports 7, 8. Pour expliquer la suite du fonctionnement, on fait référence à la demande de modèle d'utilité en Allemagne n 296 22 669.6 de la demanderesse et à son contenu dans son ensemble. Pour les deux servomoteurs 1, 17 est prévu un actionnement de secours qui est mis en oeuvre lorsque le moteur correspondant est en panne. A la figure 1, seul le moteur 1 pour l'actionnement de secours est

représenté, et il sera expliqué ci-après.

Dans un évidement 20 ménagé dans le boîtier 19, l'arbre 4 est pourvu d'un siège pour une couronne à vis tangente. La couronne à vis tangente 5 est réalisée à auto-blocage et est placée en rotation libre sur l'arbre 4. Elle s'engrène avec une roue dentée 2 qui est placée sur un arbre 21, lequel est relié à un second servomoteur 18 qui est réalisé plus petit que le servomoteur 1. Entre la couronne à vis tangente 5 et le servomoteur 1 est prévue une bague d'accouplement 3 sollicitée par un ressort Belleville 2 qui prend appui sur la couronne à vis tangente. Si l'arbre d'entraînement 4 est mis en rotation par le servomoteur 1, la

couronne à vis tangente 5 et la bague d'accouplement 3 s'arrêtent.

Comme on peut le voir aux figures 3a et 3b, la bague d'accouplement 3 est pourvue de deux tenons 3b agencés diamétralement, grâce

auxquelles ladite bague prend appui sur la couronne à vis tangente 5.

Radialement à l'intérieur, la bague d'accouplement est pourvue de deux évidements 3a diamétralement opposés. La couronne à vis tangente est pourvue d'évidements 5a correspondants aux tenons 3b de la bague d'accouplement 3. L'arbre 4 présente des cames 6 diamétralement opposées, correspondant aux évidements 3a de la bague

d'accouplement 3.

Si le servomoteur 1 tombe en panne, le servomoteur 18 est mis en marche de sorte que la couronne à vis tangente 5 est mise en rotation via la roue dentée 2, l'arbre 4 étant vertical. Lorsque les évidements Sa viennent coïncider avec les tenons 3b de la bague d'accouplement 3, la bague d'accouplement 3 est déplacée axialement par le ressort Belleville 2, s'encliquette dans la couronne à vis tangente 5 et continue de tourner avec celle-ci. Si les évidements 3a de la bague d'accouplement 3 viennent à présent coïncider avec les cames 6 ménagées sur l'arbre 4, il se produit encore un déplacement axial de la bague d'accouplement 3, et celle-ci vient s'encliqueter avec l'arbre 4 de

sorte que l'arbre 4 est à présent mis en rotation par le servomoteur 18.

A la figure 1, la bague d'accouplement 3 est représentée dans la fenêtre dans sa position sans effet dans la moitié gauche du dessin, et dans la moitié droite elle est représentée dans sa position d'accouplement

mécanique de l'arbre 4 avec le servomoteur 18.

Le dispositif d'actionnement de secours de l'arbre 16 pour le

mouvement translatoire est réalisé de manière identique.

L'actionnement de secours peut être réglé de telle manière que l'on puisse seulement effectuer des mouvements de commutation réduits

(par exemple marche arrière + une vitesse en marche avant).

A l'aide des figures 5 et 6, on expliquera le procédé d'actionnement du dispositif de positionnement en cas de panne d'au moins un des

servomoteurs principaux. Dans l'exemple de réalisation expliqué ci-

dessus, le moteur de rapport de vitesse est le servomoteur 1 ou bien le servomoteur de secours 18, respectivement, associé à celui-ci. Le servomoteur 17 ou le servomoteur de secours qui le remplace et qui n'est pas représenté ici en détail, respectivement, constitue le moteur de voie. La direction de rapport de vitesse est la direction A-B, la

direction de voie, la direction c-d.

Dans l'exemple décrit ci-après, on suppose comme point de référence la position de marche arrière dans le schéma de vitesses I. En cas de panne de l'un des moteurs principaux 1, 17, le fonctionnement de secours est automatiquement activé. Tout d'abord, les deux servomoteurs de secours sont alternativement mis en fonctionnement de telle sorte que la came 12 soit déplacée dans la direction B et c (dans la mesure du possible en raison de la position dans la grille de vitesses). Le moteur de rapport de vitesses est alimenté sur une courte durée (par exemple pour 0,1 seconde) et le moteur de voie aussi longtemps pour qu'avec une alimentation unique, il soit possible de parcourir toute la course d-c, c'est-à-dire depuis la position de la cinquième vitesse à la marche arrière. (par exemple 2 secondes). Le changement est répété environ dix fois. On change ensuite la direction de rotation du moteur de rapport de vitesses. On le fait ici fonctionner tout d'abord sur une courte durée et à plusieurs reprises dans la direction A. Ensuite on fait fonctionner alternativement le moteur de rapport de vitesses en direction A et le moteur de voie en direction C. Le moteur de rapport de vitesses et alimenté sur une courte durée, et le moteur de voie sur une longue durée, comme expliqué ci-dessus. Après avoir répété dix fois ce changement, on assure que la marche arrière R est engagée. Dans l'exemple décrit, cette opération a duré environ 42 secondes. En fermant l'embrayage, on ne peut rouler qu'en marche arrière. Pour la marche avant, il faut passer la seconde vitesse. A cet effet, on met en fonctionnement alternativement le moteur de rapport de vitesses en direction B et le moteur de voie en direction d. Le moteur de rapport de vitesses est alimenté sur une longue durée (env. 2 secondes), et le moteur de voie sur une courte durée (env. 0,1 seconde). Après avoir répété dix fois le changement, la seconde vitesse est alors engagée. Pour changer en marche arrière R, on met en fonctionnement de nouveau alternativement le moteur de rapport de vitesses en direction A et le moteur de voie en direction c. Pour empêcher de manière sûre une commutation inopinée dans la première vitesse, le moteur de rapport de vitesses est mis en fonctionnement sur une courte durée (par exemple 0,1 seconde), et le moteur de voie sur

une longue durée (par exemple 2 secondes).

Dans les autres schémas de vitesses et en supposant d'autres points de référence, on peut effectuer l'actionnement de secours de manière correspondante. Lorsqu'un moteur est mis en fonctionnement sur une longue durée, il pourrait alors fonctionner en permanence. On ne peut alors faire effectuer à la came 12 un mouvement que lorsque la course correspondante est prédéterminée par la grille de guidage. Les moteurs de secours font donc pratiquement le parcours à l'aveuglette le long de la grille de guidage. Pour l'actionnement de secours, il faut de préférence engager des vitesses qui se font face, et il faudrait ici toujours choisir la marche arrière R. Liste des numéros de référence 1 Moteur d'entraînement / servomoteur 2 Ressort Belleville 3 Bague d'accouplement 3a Évidement 3b Tenon 4 Arbre d'entraînement Couronne de vis tangente / élément d'entraînement Sa Évidement 6 Came 7 Support 8 Pignon 9 Support 10 Roue dentée i l Tube 12 Came / organe de positionnement 13 Crémaillère 14 Boulon 15 Roue dentée de segment 16 Arbre d'entraînement 17 Moteur d'entraînement /servomoteur 18 Moteur d'entraînement /servomoteur 19 Boîtier 20 Fenêtre 21 Arbre 22 Roue dentée

Claims

Revendications

1. Dispositif de positionnement pour une boîte de vitesses, en particulier pour véhicules automobiles, comportant un organe de positionnement (12) entraîné en rotation et en translation, déplaçable dans différentes positions de commutation, au moins un des mouvements d'entraînement étant initié par un arbre d'entraînement relié d'une part à un servomoteur (1) et d'autre part à l'organe de positionnement (12), caractérisé par un second servomoteur (18) qui est susceptible d'être accouplé mécaniquement de manière automatique

avec l'arbre d'entraînement (4).

2. Dispositif de positionnement selon la revendication 1, caractérisé en ce que sur l'arbre d'entraînement (4) est agencé un élément d'entraînement (5) à rotation libre et relié au second servomoteur (18), ledit élément d'entraînement étant à l'arrêt lorsque l'arbre d'entraînement (4) est entraîné via le premier servomoteur (1) et étant susceptible d'être relié de manière rigide avec l'arbre d'entraînement (4) via une bague d'accouplement (3) sollicitée par ressort, la bague d'accouplement (3) étant susceptible d'être reliée par coopération de formes avec l'arbre d'entraînement (4) et avec l'arbre d'entraînement (5).

3. Dispositif de positionnement selon la revendication 2, caractérisé en ce que la bague d'accouplement (3) présente au moins deux tenons (3b) axiaux et en ce que l'élément d'entraînement (5) présente de manière correspondante au moins deux évidements (5a) destinés à recevoir les

tenons (3b).

4. Dispositif de positionnement selon l'une ou l'autre des

revendications 2 et 3, caractérisé en ce que l'arbre d'entraînement (4)

présente au moins deux cames (6) radiales et en ce que la bague d'accouplement (3) présente à l'intérieur de manière correspondante au

moins deux évidements (3a) destinés à recevoir les cames (6).

5. Dispositif de positionnement selon la revendication 2, caractérisé en

ce que l'élément d'entraînement (5) est une couronne de vis tangente.

6. Dispositif de positionnement selon la revendication 5, caractérisé en ce que la couronne de vis tangente est réalisée à auto-blocage et est susceptible d'être entraînée par le second servomoteur (18) par

l'intermédiaire d'une roue dentée (22).

7. Dispositif de positionnement selon l'une ou plusieurs des

1 O revendications précédentes, caractérisé en ce que la bague

d'accouplement (3) est sollicitée par un ressort Belleville (2).

8. Dispositif de positionnement selon l'une ou plusieurs des

revendications précédentes, caractérisé en ce que l'engrenage du

second servomoteur (18) est réalisé sous forme d'engrenage pulsar.

9. Dispositif de positionnement selon l'une ou plusieurs des

revendications précédentes, caractérisé en ce que les deux mouvements

d'entraînement sont chacun initiés par un arbre d'entraînement (4, 16) respectif relié d'une part à un servomoteur (18) et d'autre part à l'organe de positionnement (12), et en ce qu'il est prévu deux autres servomoteurs (18) qui sont chacun susceptibles d'être accouplés mécaniquement de manière automatique avec l'un des arbres

d'entraînement (4, 16), indépendamment l'un de l'autre.

10. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes,

caractérisé en ce que les organes de positionnement (1, 17, 18) sont des

moteurs électriques.

11. Dispositif de positionnement selon l'une ou plusieurs des

revendications précédentes, caractérisé en ce que le second

servomoteur (18) démarre automatiquement lorsque le servomoteur (1)

principal est en panne.

12. Procédé d'actionnement de secours du dispositif de

positionnement selon l'une quelconque des revendications I à 11

lorsqu'au moins untm des servomoteurs (1) principaux est en panne, présentant les étapes suivantes - les deux servomoteurs (18) de secours sont entraînés poulir un laps de temps déterminé dans une direction définie et dans une succession définie jusqu'à ce qu'ils avancent jusque devant des butées mécaniques, - une position définie a été associée aux butées, - la durée est définie de manière telle pour l'entraînement des

servomoteurs de secours ( 18) que les butées sont sûrement atteintes.

13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que les

servominoteurs (18) de secours sont entraînés simultanément.

14. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que les servomoteurs (18) de secours sont entraînés altemativemient à une

cadence prédétermnninée.

15. Procédé selon la revendication 14, caractérisé en ce qu'une position de référence est définie pour l'organe de positionnement (12), en ce que tout d'abord le moteur de rapport de vitesse est mis en fonctionnement de manière incrémentée et le moteur de voie est mis en fonctionnement à la suite de cela, la durée d'entraînement du moteur de voie étant choisie telle que la position de référence peutit être atteinte depuis chaque position de l'organe de positionnemelnt (12), et un actionnemient de secours comprend les étapes suivantes - répétition de la mise en fonctionnement alternatif du moteur de rapport vitesse et du moteur de voie jusqu'à ce que la position de référence soit sûirement atteinte, après avoir atteint la position de référence, mise en fonctionnement tout d'abord d'tiun servomnoteur de secours et ensuite mise en fonctionnement d'un autre servomioteur de secours pour commuter la

boîte de vitesses.