FR2803357A1 - Ensemble de commande pour boite de vitesses robotisee - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un ensemble de commande pour boîte de vitesses robotisée de véhicule automobile, comprenant au moins un actionneur (A, A1, A2) de passage et/ ou de sélection des rapports de boîte de vitesses, et une électronique de puissance (EP) pour piloter l'actionneur (A, A1, A2), ledit actionneur comprenant notamment un moteur électrique (M, M1, M2) et un système (ST, ST1, ST2) de transformation du mouvement de rotation de l'arbre de sortie du moteur en un mouvement de translation qui est communiqué par un dispositif de transmission de mouvement (DT, DT1, DT2) à un élément de sortie (T1, T2) de l'actionneur pour commander la boîte de vitesses, le système de transformation (ST1, ST2) de mouvement comprenant un arbre fileté (10) accouplé à l'arbre de sortie du moteur (M1, M2), et au moins un élément (15) mobile en translation qui est en contact avec l'arbre fileté (10) et relié au dispositif de transmission de mouvement (DT, DT1, DT2), caractérisé en ce que l'élément mobile en translation (15) du système (ST, ST1, ST2) de transformation de mouvement qui est en contact avec l'arbre fileté (10) est un élément roulant.

Description

L'invention concerne un ensemble de commande pour boîte de vitesses robotisée de véhicule automobile.

D'une manière générale, un tel ensemble de commande comprend deux actionneurs de passage et de sélection des rapports de boîtes de vitesses, et une électronique de puissance pour piloter les deux actionneurs.

Chaque actionneur comprend notamment un moteur électrique qui est piloté par l'électronique de puissance, et un système de transformation du mouvement de rotation de l'arbre de sortie du moteur en un mouvement de translation qui est communiqué par un dispositif de transmission de mouvement à un élément de commande de la boîte de vitesses.

Selon le document US-A-4,440,035, le systeme de transformation de mouvement est constitué par un ensemble vis-écrou, la vis étant accouplée à l'arbre de sortie du moteur et montée parallèlement celui-ci, alors que l'écrou fixe en rotation mais mobile en translation est relié à l'élément de commande de boîte de vitesses. Un but de l'invention est notamment de perfectionner de tels actionneurs pour en augmenter le rendement et rendre leur fonctionnement très réversible, tout en présentant d'autres avantages.

A cet effet, l'invention propose un ensemble de commande pour boîte de vitesses robotisée de véhicule automobile, comprenant au moins un actionneur de passage et/ou de sélection des rapports de boîte de vitesses, et une électronique de puissance pour piloter l'actionneur, ledit actionneur comprenant notamment un moteur électrique et un système de transformation du mouvement de rotation de l'arbre de sortie du moteur en un mouvement de translation qui est communiqué par un dispositif de transmission de mouvement à un élément de sortie de l'actionneur pour conn-ander la boîte de vitesses, le système de transformation de mouvement comprenant un arbre fileté accouplé à l'arbre de sortie du moteur et un élément mobile en translation qui est en contact avec l'arbre fileté et relié au dispositif de transmission de mouvement, ensemble de commande qui est caractérisé en ce que l'élément mobile en translation du système de transformation de mouvement qui est en contact avec 'arbre fileté est un élément roulant.

Avantageusement, le dispositif de transformation mouvement de 'actionneur inclut une liaison élastique.

Selon un exemple de réalisation de l'invention, filetage de 'arbre du système de transformation de mouvement est pas constant et l'élément mobile en translation qui est en contact avec l'arbre fileté est une vis à billes, une douille à billes analogue. Selon un autre exemple de réalisation de l'invention le filetage de l'arbre du système de transformation de mouvement à pas variable.

Avantageusement, le filetage de l'arbre du système transformation de mouvement présente un pas plus large dans partie centrale que vers ses deux extrémités, et l'élément roulant qui est en contact avec l'arbre fileté est un pion roulant ayant forme tronconique, en rouleau ou en ogive.

D'une manière générale, le dispositif de transmission de mouvement de l'élément roulant à l'élément de sortie de l'actionneur con-prend un coulisseau d'entrée qui est solidaire de l'élément roulant, et un coulisseau de sortie qui est solidaire de l'élément de sortie de l'actionneur, la liaison élastique de l'actionneur étant interposée entre les deux coulisseaux pour transmettre selectivement le mouvement du coulisseau d'entrée au coulisseau de sortie.

'ensemble de commande et son électronique de puissance sont supportés par un carter comprenant un corps et un couvercle, couvercle étant avantageusement utilisé pour fixer le carter à l'intérieur du compartiment moteur du véhicule.

L'actionneur de l'ensemble de commande est associé à au moins un capteur de position qui peut être du type linéaire rotatif.

Avantageusement, on prévoit dans l'actionneur dispositif de protection pour pallier une défaillance de l'électronique de commande qui se traduirait par une absence de freinage du moteur d'entraînement lorsque l'actionneur arrive en fin de course, ce dispositif de protection pouvant être constitué par une absence de filetage à chaque extrémité de l'arbre lorsque le filetage de l'arbre est à pas variable, ou par un limiteur de couple lorsque le filetage de l'arbre est à pas constant.

Le support en rotation de l'arbre fileté de l'actionneur peut être assuré par des roulements ou, d'une manière plus économique, par des paliers qui sont associés des butées axiales, ces dernières pouvant être agencées de manière à réaliser une fonction de réglage initial du jeu axial de l'arbre fileté, d'absorption de chocs et de dilatations, et/ou de reprise des efforts axiaux avec un minimm de frottement.

D'une manière générale - l'arbre du moteur d'entraînement et l'arbre fileté de l'actionneur sont parallèles l'un à l'autre ou axialement alignés l'un avec l'autre, et - les coulisseaux du dispositif de transmission de mouvement de l'actionneur s'étendent parallèlement à l'arbre fileté ou sont montes coaxialenent audit arbre.

Selon un premier mode de réalisation, l'ensemble de conmande comprend deux actionneurs pour la sélection et le passage des rapports de boîte de vitesses, ces deux actionneurs ayant globalement mie structure, c'est-à-dire avec un système de transformation de mouvement à pion roulant, et l'arbre d'entraînement, l'arbre fileté et les coulisseaux de l'actionneur qui s'étendent parallèlement les uns aux autres.

Selon un deuxième mode de réalisation, l'ensemble de commande diffère du précédent dans ce sens que le système de transformation de mouvement comprend une douille à billes.

Selon un troisième mode de réalisation, les deux coulisseaux de l'actionneur sont montés coaxialennent à l'arbre fileté, ce qui permet notamment de réduire les efforts de frottement.

Selon un quatrième mode de réalisation, l'ensemble de commande ne comprend qu'un seul actionneur dont l'élément de sortie forme un arbre de commande qui est mobile à la fois en rotation pour sélectionner le rang du rapport à engager et en translation pour engager le rapport sélectionné, le mouvement de rotation étant obtenu à partir d'un second moteur. ensemble de comriande selon l'invention présente de nombreux avantages dont les principaux sont énumérés ci-après.

'utilisation d'un organe roulant associé à l'arbre fileté du système de transformation de mouvement dans chaque actionneur permet d'optimiser le fonctionnement du moteur associé et par conséquent les performances de l'actionneur.

'utilisation d'un organe roulant type pion ou galet permet également d'avoir un montage dissymétrique et de réduire 1' 'axe entre l'arbre du moteur et arbre fileté du système de transformation de mouvement, et il en résulte un encombrement moindre que dans le cas d'une douille à billes qui est montée coaxialement à l'arbre fileté. En outre, un organe roulant du type ' pion ou galet roulant peut avantageusement coopérer avec un arbre fileté à pas variable, alors que ce pas est nécessairement fixe le cas d'une douille à billes.

Par ailleurs, l'utilisation d'un arbre fileté à pas variable, notamment un filetage à petit pas vers les deux extrémités de l'arbre fileté et un pas plus large dans sa partie centrale, permet de limiter 1a constion de courant nécessaire au moteur pour assurer le maintien en position de fin de course de l'actionneur, en particulier pour l'actionneur de passage.

Lorsque l'actionneur est en fin de course, on est dans la phase de synchronisation avec la liaison élastique comprimée pour avoir un effort de synchronisation maxinnm avec un filetage à petit pas.

outre, l'utilisation d'un pion ou galet roulant est moins sensible aux pollutions solides qu'une douille ou vis à billes, est structure plus simple, d'un montage plus facile et d'un coût moindre.

Enfin et d'une manière générale, ensemble de commande selon l'invention avec un ou deux actionneurs est conçu en tenant compte un découpage des différents éléments constitutifs en fonction de ceux qui peuvent être considérés comme étant des éléments standards et ceux qui sont spécifiques d'une application donnée en fonction du type de véhicule par exemple. En effet, les commandes de boîtes de vitesse mettent en oeuvre des principes de fonctionnement différents (rotatives, rotalinéaires, etc), et il est difficile de concevoir actionneurs génériques.

L'invention vise également atteindre ce but realisant un ensemble de commande où l'actionneur est constitué - d'au moins un sous-ensemble standard avec un carter matière plastique, des coulisseaux d'entrée et de sortie qui sont guidés dans le carter, au moins un capteur de position des coulisseaux, un système de transformation de mouvement linéaire avec élément roulant, et une liaison élastique interposée entre coulisseaux, par exemple, et - des éléments ou composants spécifiques à chaque application, comme par exemple la motorisation y compris reducteur, l'électronique de puissance qui commande l'actionneur, l'interface de sortie de l'actionneur, par exemple.

D'autres avantages, caractéristiques et détails de l'invention ressortiront du complément de description qui va suivre en référence aux dessins annexés, donnés uniquement à titre d'exemple et dans lesquels - la figure 1 est une vue en perspective partielle d'un ensemble de commande à deux actionneurs selon un premier mode de réalisation de l'invention, - la figure 2 est une vue en coupe transversale de l'ensemble de commande illustré à la figure 1, - la figure 3 est une vue en coupe suivant la ligne III-III de la figure 2, - la figure 4 est une vue en coupe pour illustrer une variante d'un détail de la figure 3, - la figure 5 est une vue en coupe schématique pour illustrer une variante de la figure 3, - les figures 6a-6c sont des vues en coupe pour illustrer un mécanisme de protection des actionneurs, - la figure 7 est une vue en coupe pour illustrer un limiteur de couple associé à l'arbre fileté des actionneurs, - les figures 8a-8g sont des vues en coupe pour illustrer différents montages de l'arbre fileté des actionneurs, - la figure 9 est une vue en perspective partielle d'un ensemble de commande selon un second mode de réalisation de l'invention, - la figure 10 est une vue de dessus de la figure 9, - la figure 11 est une vue en coupe suivant 1a ligne XI-XI de la figure 10, - les figures 12 et 13 sont deux vues en coupe partielles pour illustrer deux exeffples de réalisation du carter de l'ensemble de commande, - la figure 14 est une vue en coupe partielle d'un troisième mode de réalisation de l'ensemble de commande selon l'invention, et - les figures 15 et 16 sont des vues en perspective d'un quatrième mode de réalisation d'un ensemble de commande selon l'invention. On se réfère tout d'abord aux figures 1 à 3 qui illustrent un premier mode de réalisation d'un ensemble de commande E pour une boîte de vitesses robotisée de véhicule automobile.

Cet ensemble de commande E comprend deux actionneurs A1 et A2 de passage et de sélection des rapports de la boîte de vitesses. Chaque actionneur A1 et A2 comprend notamment un moteur électrique ML ou M2, et un système ST1 ou ST2 de transformation du mouvement de rotation de l'arbre de sortie du moteur ML ou M2 en un mouvement de translation qui est conmrnmiqué par un dispositif DT1 ou DT2 de transmission de mouvement à un élément de sortie de l'actionneur associé, tel qu'une tige Tl ou T2 pour commander la boîte de vitesses (non représentée).

on ne décrira ci-après que l'actionneur A1 car, dans ce premier mode de réalisation, l'actionneur A2 est en tout point semblable à l'actionneur A1.

Le système ST1 de transforn-ation de mouvement de l'actionneur A1 comprend un arbre fileté 10 qui est accouplé en rotation à l'arbre de sortie du moteur M1 au moyen d'un train d'engrenages 12, et un élément 15 (figures 2 et 3) qui est mobile en translation et en contact roulant avec la rainure hélicoïdale formée par le filetage de l'arbre fileté (10). Le dispositif DT1 de transmission de mouvement comprend un coulisseau d'entrée 18 qui est solidaire de l'élémént roulant 15 du système ST1 de transformation de nouvement, un coulisseau de sortie 20 qui est fixé à la tige de sortie T1 de l'actionneur A1, et une liaison élastique R où à accumulation d'énergie qui est interposée entre les deux coulisseaux 18 et 20.

L'axe Xl-Xl du moteur M1, l'arbre fileté 10 et la tige de sortie T1 de l'actionneur A1, s'étendent parallèlement les uns aux autres. D'une manière générale, l'élément roulant 15 qui est en contact avec 'arbre fileté 10 peut être constitué - soit par une vis ou une douille à billes qui ne peut coopérer qu'avec arbre fileté 10 dont le filetage est à pas fixe, - soit par un pion ou galet roulant qui peut avantageusement coopérer avec un arbre fileté 10 dont le filetage est à pas fixe variable.

Dans ce premier mode de réalisation, l'élément roulant 15 est constitué par un pion P qui, en référence à la figure 3, est partiellement emmanché dans la cage intérieure 22a d'un roulement 22 dont la cage extérieure 22b est solidaire du coulisseau d'entrée 18. La cage extérieure 22b du roulement 22 (figure 3) est fixée au coulisseau d'entrée 18. Ainsi, la rotation de l'arbre fileté 10 entraîne le déplacement en translation du pion roulant P et du coulisseau d'entrée 18 dans une direction qui est fonction du sens de rotation qui inprimé à l'arbre fileté 10 par le moteur M1.

Le pion P peut être réalisé en métal roulé, usiné, fritté, moulé, matricé ou forgé, dont la tête de forme conique sur les figures 2 et peut avoir une forme en tonneau, corme cela est illustré en variante sur la figure 4, ou en foi d'ogive.

Sur les figures 2 et 3, le pion roulant P et le moteur M1 sont situés de part et d'autre de l'arbre fileté 10. En variante, comme cela est schématiquement illustré la figure 5, le pion roulant P peut être situé au-dessus de l'arbre fileté 10. I1 suffit à cet effet de modifier la forne du coulisseau d'entrée 18 d'une manière appropriée. Ainsi, l'utilisation d'un pion roulant P permet de réduire l'entr'axe arbre fileté 10-moteur M1 et donc l'encombrement de l'actionneur, par rapport l'utilisation d'une douille billes montée coaxialement à l'arbre fileté 10.

D'une manière générale et d'une façon connue en soi, une liaison élastique R est avantageusement interposée entre les deux coulisseaux 18 et 20, cette liaison étant constituée par un ressort hélicoïdal par exemple qui peut être précontraint.

En se référant toujours à la figure 3, une extrémité de la tige de sortie T1 de l'actionneur A1 fait saillie à l'intérieur d'un trou borgne 23 ménagé dans le coulisseau de sortie 20, et elle vient se fixer au coulisseau 20 par une liaison rotulée 24 située dans le fond du trou 23, sachant que tout autre moyen de fixation pourrait être envisagé.

Lorsque le moteur 1,11 de l'actionneur A1 est mis en marche, le mouvement de rotation de l'arbre fileté 10 entraîne un mouvement simultané en translation du pion roulant P et du coulisseau d'entrée 18. Si la tige de sortie T1 de l'actionneur A1 n'est soumise aucun effort résistant, le déplacement du coulisseau d'entrée 18 entraîne celui du coulisseau de sortie 20 par l'intermédiaire de la liaison élastique R qui ne subit aucune déformation par compression axiale. Par contre, en présence d'un effort résistant au niveau de la tige de sortie T1, le déplacement du coulisseau d'entrée 18 va provoquer une mise en con-pression axiale de la liaison élastique R sans entraîner un déplacement du coulisseau de sortie 20. A la disparition de cet effort résistant, qui correspond au passage du mur de synchronisation, l'énergie emmagasinée par la liaison élastique R est libérée en entraînant alors le déplacement du coulisseau de sortie 20.

L'arbre fileté 10 de l'actionneur A1 est accouplé en rotation avec l'arbre de sortie du moteur M1 par le train d'engrenages 12 qui comprend au moins deux pignons droits ou coniques formant éventuellement un réducteur de vitesse. L'arbre fileté 10 est supporté en rotation par l'intermédiaire d'un roulement 25 à billes (figure 3) qui permet d'assurer une bonne reprise des efforts radiaux engendrés par les pignons du train d'engrenages 12 et permet aussi d'améliorer le rendement de l'actionneur A1. D'une manière générale et en se reportant notamment la figure 2, l'ensemble de conmande E est en partie logé dans 'un boîtier ou carter 30 qui est constitué d'un corps 30a et un couvercle 30b. Les moteurs respectifs M1 et IV22 des actionneurs A1 et A2 sont montés à l'extérieur du corps 30a du carter 30, alors que le reste des éléments constitutifs des actionneurs A1 et A2 est logé l'intérieur du corps 30a. Avantageusement, le corps 30a du carter 30 est globalement scindé en deux logements qui reçoivent respectivement les deux actionneurs A1 et A2. L'électronique de puissance EP qui pilote les deux actionneurs A1 et A2, forme un sous-ensemble qui est également supporté par le carter 30, 'extérieur de celui-ci.

En se référant aux figures 1 et 2, les deux coulisseaux 18 et 20 présentent des rainures 32 qui s'étendent parallèlement à l'axe de l'arbre fileté 10. Ces rainures 32 reçoivent des nervures correspondantes 33 qui sont en saillie à la face interne du corps 30a du carter 30 pour supporter et assurer le guidage des coulisseaux 18 et 20.

Lorsque l'actionneur A1 est en fonctionnement, le moteur Nil entraîne les coulisseaux d'entrée 18 et de sortie 20, et freine en fin de course.

Cependant, dans le cas d'une commande erronée fournie par l'électronique de puissance EP et qui n'entraînerait pas l'arrêt du :moteur Ml, il faut amortir le choc de l'actionneur A1 lorsqu'il arrivera en butée sur le carter 30 pour ne rien endonmnager.

A cet effet, on prévoit un dispositif de protection mécanique qui va être explicité ci-après en référence aux figures 6a-6c. Les faces avant et arrière du coulisseau de sortie 20, considérant son sens de déplacement, présentent une partie qui est en saillie par rapport aux faces avant et arrière correspondantes du coulisseau d'entrée 18, cette saillie 20a formant une butée 20a (figure 6a).

Ainsi, lorsque la butée 20a du coulisseau de sortie 20 est venue en contact avec le carter 30 (figure 6b), le moteur M1 continue de tourner en entraînant en translation le coulisseau d'entrée 18 mais avec compression axiale concomitante de la liaison élastique R. Cependant, le filetage est interrompu à chaque extrémite 10a de l'arbre fileté 10 pour pouvoir débrayer le système de transformation de mouvement ST1 alors que le moteur M1 tourne. Plus précisément, le filetage de l'arbre fileté 10 est interrompu sur une longueur telle que le coulisseau d'entrée 18 ne pas venir en butée sur le carter 30 (figure 6c) même si le moteur IM1 continue de tourner.

Enfin, la course de défo=tion de la liaison élastique R doit être suffisamment importante pour qu'elle puisse ensuite, après l'arrêt du moteur M1, réengager le pion roulant P dans le filetage de l'arbre fileté 10.

Par contre, lorsque l'élément roulant 15 du système de transformation de mouvement est constitué une vis à billes il n'est pas possible d'interrompre le filetage de 1 arbre fileté à chacune de ses extrémités. Dans ce cas, il est possible d'utiliser un limiteur de couple, comme représenté sur la figure 7, est taré a un couple supérieur au couple maximal de fonctionnement normal. Ce limiteur de couple 32 peut être avantageusement réalisé au moyen d'une bague dite de tolérance qui est montée sur l'arbre moteur ou l'arbre d'entraînement de la vis à billes. Selon une réalisation plus économique que des roulements à billes, l'arbre fileté 10 peut être supporté en rotation par des paliers tels que des coussinets cylindriques ou rotulés, avec la présence de butées axiales à contact du type sphère/plan aux extrémités de l'arbre fileté 10, comme cela va être décrit ci-après sur différents exiles illustrés sur les figures 8a-88.

Dans tous ces exemples, l'arbre fileté 10 est supporté en rotation par des coussinets rotulés 33, sachant que les butées qui permettent de rattraper en pernaanence le jeu axial de l'arbre fileté 10, peuvent être agencées avec des montages différents suivant que l'on souhaite également avoir un dispositif de réglage initial du jeu axial de l'arbre fileté 10, un dispositif élastique pour absorber des chocs ou des dilatations, et/ou un dispositif pour reprendre les efforts axiaux avec un minimum de frottement. iDrn effet, tous ces dispositifs peuvent être combinés entre eux.

Un montage avec un dispositif de réglage D1 du jeu axial de l'arbre fileté est illustré sur la figure 8a, avec une variante illustrée sur la figure 8b.

Dans l'exemple de la figure 8a, la butée axiale B chaque extrémité de l'arbre fileté 10 est constituée par deux billes b1 et b2 en acier et de mine diamètre qui viennent se loger dans un trou borgne axial 35 usiné à l'extrémité de l'arbre fileté 10, et par une vis de réglage 37 en acier traité qui peut venir en appui sur les billes b1 et b2, sachant que la profondeur du trou borgne 35 qui reçoit les billes est inférieur au double du diamètre des billes pour réaliser un contact du type sphère/plan. Une fois le réglage effectué, la vis 37 est immobilisée par collage, par exemple. Selon la variante de la figure 8b, la vis de réglage 37 est remplacée par rondelle 38 en acier traité qui vient au contact des billes, et par un bouchon de résine 39 qui, après solidification, prend appui sur la rondelle 38.

Un montage avec un dispositif D2 pour absorber les chocs et les dilatations est illustré sur la figure 8c, avec une variante illustrée sur la figure 8d.

Dans l'exemple de la figure 8c, la butée axiale B est formée par chaque face d'extrémité de l'arbre fileté 10 qui est bombée pour obtenir un contact du type sphère/plan avec une rondelle en acier traité qui est calée au moyen d'un plot en élastomère 40. Selon la variante de la figure 8d, la rondelle 38 est de forme bombée et le plot en élastomère est supprimé.

Un montage avec un dispositif D3 pour reprendre les efforts axiaux avec un minimum de frottement est illustré sur la figure 8e, avec deux variantes illustrées sur les figures 8f et 8g.

Dans l'exemple de la figure 8e, la butée axiale B chaque extrémité de l'arbre fileté 10 est constituée par une forme bombée de la face d'extrémité de l'arbre fileté 10, et par une vis de réglage 37 qui est montée comme dans l'exile de la figure 8a. Selon la variante de la figure 8f, les faces bombées des faces d'extrémité de l'arbre fileté 10 sont remplacées par des embouts 41 rapportés en forme de T. Chaque embout 41 comporte une tige 4la emmanchée dans un trou borgne 42 usiné à chaque extrémité de l'arbre fileté 10, et une tête bombée 41b qui vient au contact de la de réglage 37. Les embouts 41 peuvent être réalisés en matière plastique ou en acier frappé à froid. Selon la variante de la figure la butée axiale B à chaque extrémité de l'arbre fileté est constituée par deux billes bl et b2, comme dans l'exemple de la figure 8a, et par un plot en élastomère 40 qui remplace la vis de réglage.

D'une manière générale, les deux actionneurs A1 et A2 comprennent également au moins un capteur de position qui sera décrit plus loin.

Un second mode de réalisation est illustré les figures 9 à 11, mais on a volontairement limité la représentation de l'ensemble de commande E à un seul actionneur, par exemple 'actionneur Al. Dans ce second mode de réalisation, l'élément roulant 15 qui est associé à l'arbre fileté 10 du système de transformation de mouvement est constitué par une douille D à billes implique un filetage à pas fixe pour l'arbre fileté 10. Cette douille D est montée coaxialement à l'arbre fileté 10, et en résulte un encombrement plus in-portant que dans le cas du pion roulant P du premier mode de réalisation.

Ce deuxième mode de réalisation permet d'illustrer une autre structure pour les deux coulisseaux 18 et 20 des actionneurs A1 et A2.

Le coulisseau d'entrée 18 associé à la douille à billes D est constitué par deux pièces de tôle embouties 45 qui sont disposées parallèlement l'une à l'autre et reliées par des colonnettes 47, en n-énageant entre elles un espace intérieur (figures 9 et 11) . Les colonnettes 47 sont fixées aux tôles 45 par sertissage par exemple. L'espace entre les deux tôles 45 est globalement scindé en deux parties par l'intermédiaire d'une cloison intérieure fixe 48 qui s'étend parallèlement à l'arbre fileté du système ST1 de transformation de mouvement.

Du côté adjacent au moteur M1, les deux tôles 45 présentent chacune une ouverture 50. Ces deux ouvertures en regard l'une de l'autre délimitent un logement qui emprisonne la douille billes D.

Du côté adjacent à la tige de sortie T1 de l'actionneur, les deux tôles 45 délimitent entre elles un logement l'intérieur duquel est monté le coulisseau de sortie 20 qui se présente sous la fonce d'un cadre 55 ayant une ouverture centrale 57. Les deux tôles 45 du coulisseau d'entrée 18 présentent chacune une ouverture 59 située globalement en regard de l'ouverture 57 du cadre 55. Ces ouvertures 57 et 59 permettent de venir loger la liaison élastique R entre les deux coulisseaux 18 et 20.

La tige de sortie T1 de l'actionneur A1 est rendue solidaire du cadre 55 du coulisseau de sortie 20 par des moyens de fixation 62. La tige T1 se présente sous la forme d'une plaquette qui s'étend parallèlement à l'arbre fileté 10 et coulisse dans une rainure de guidage 68 ménagée dans le carter 30.

D'une manière générale, chaque actionneur A1 et A2 est équipé d'au moins un capteur de position qui peut être positionné soit au niveau de l'arbre de sortie du moteur M1, soit au niveau des coulisseaux 18 et 20. Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 11, on a prévu deux capteurs 70 qui sont respectivement associés aux coulisseaux 18 et 20 pour donner des informations sur la position de l'actionneur ou de la boîte de vitesses, ainsi que sur le niveau d'effort appliqué.

Ces deux capteurs 70 comprennent deux contacts 70a respectivement portés par les deux coulisseaux 18 et 20. Ces deux contacts 70a sont situés de part et d'autre de la cloison fixe 48 et viennent respectivement en contact avec deux pistes conductrices 70b portées par la cloison 48.

Les capteurs 70 représentés sur la figure 11 sont du type linéaire mais, en variante, on pourrait utiliser des capteurs du type rotatif.

Comme pour le premier mode de réalisation, l'ensemble de commande E est supporté par un carter 30 avec les moteurs N!1 et N12 situés à l'extérieur du carter, alors que les autres éléments constitutifs des actionneurs A1 et A2 sont logés à l'intérieur du carter 30. La cloison fixe 48 qui est située. entre les deux tôles 45 du coulisseau d'entrée 18 est solidaire du carter 30 et forme un moyen de guidage des coulisseaux 18 et 20.

Bien entendu, dans ce deuxième mode de réalisation, on pourrait remplacer la douille billes D par un pion roulant P et adapter en conséquence la structure du coulisseau d'entrée 18.

Les figures 12 et 13 permettent d'illustrer un exile de réalisation du carter 30 qui supporte l'ensemble de commande E, cet exemple pouvant s'appliquer aux deux modes de réalisation décrits précédemment .

D'une manière genérale, le carter 30 est fixé à l'intérieur du compartiment moteur du véhicule, cette fixation pouvant être réalisée au niveau de son corps 30a ou de son couvercle 30b. Sur la figure , la fixation du carter 30 est réalisée au niveau de son corps 30a au moyen de vis ou boulons qui traversent des trous 30c percés dans un rebord périphérique du corps 30a. Par contre, sur la figure 10, la fixation du carter 30 est réalisée au niveau de son couvercle 30b qui présentent des trous 30c percés dans un rebord périphérique du couvercle 30b. Le fait de prévoir les points de fixation du carter 30 au niveau de son couvercle 30b, offre l'avantage de permettre une interchangeabilité dudit couvercle en fonction des différents véhicules tout en conservant le même corps de carter .

Sur la figure 14, on a illustré schématiquement un troisième mode de réalisation de l'ensemble de commende E selon l'invention. Ce troisième mode de réalisation diffère essentiellement des deux moles décrits précédemment par le fait que l'ensemble de commande représenté ne comprend qu'un seul actionneur A1 et que les deux coulisseaux 18 et 20 sont montés coaxialement à l'arbre fileté 10. L'élément roulant 15 qui coopère avec l'arbre fileté 10 est une douille à billes D dans l'exemple illustré. Ce troisième mode de réalisation permet notamment de diminuer les efforts de frottement au cours du déplacement des coulisseaux, ce qui se traduit par un meilleur rendement de l'actionneur, et permet d'obtenir un ensemble plus compact. Le coulisseau d'entrée 18 se présente sous la forme d'un manchon 80 dans lequel s'engage l'arbre fileté 10 qui coopére avec une douille à vis D solidaire du manchon 80. La périphérie externe du manchon 80 présente deux épaulements 82 et 84 qui délimitent entre eux une rainure périphérique 86.

Deux rondelles 88 sont rapportées autour du manchon 80 ainsi qu'une liaison élastique R telle qu'un ressort, de manière à ce que le ressort vienne se loger dans la rainure 86 en prenant appui sur les deux rondelles 88 qui sont respectivement calées, sous la précontrainte du ressort, contre les deux épaulements 82 et 84 qui délimitent la rainure périphérique 86. Les rondelles 88 sont fendues de manière à pouvoir être montées dans la rainure 86 du manchon 80. Les rondelles 88 ont un diamètre extérieur supérieur celui des épaulements 82 et 84.

Le coulisseau de sortie 20 se présente également sous la forme d'un manchon 90 qui est monté coaxialement au manchon 80. Le manchon 90 présente un épaulement 92 périphérique radialement interne une extrémité alors que la tige de sortie T1 de l'actionneur A1 est un élément tubulaire qui s'engage à l'intérieur du manchon 90 du côté opposé à l'épaulement 92.

Le montage est réalisé de manière à ce que l'épaulement 92 du manchon 90 et l'extrémité interne de la tige de sortie T1 viennent respectivement en contact avec les deux rondelles 88.

Lorsque la douille D se déplace vers la gauche, l'épaulement 82 du manchon 80 du coulisseau d'entrée 18 entraîne l'élément de sortie T1 de l'actionneur A1 par l'intermédiaire de la liaison élastique R qui prend appui sur ledit élément de sortie T1, ou comprime la liaison élastique R sans entraîner la tige de sortie T1 lorsque celui-ci offre un effort résistant qui s'oppose à son déplacement. Si la douille D se déplace vers la droite, c' l'épaulement 84 du manchon 80 qui entraîne le coulisseau de sortie 20 par l'intermédiaire du ressort qui prend appui sur l'épaulement 92 du manchon 90.

variante de ce troisième mode de réalisation, l'arbre moteur de l'actionneur et l'arbre fileté du système de transformation de mouvement pourraient être axialement alignés l'un avec l'autre en reprenant globalement la structure du premier, deuxième ou troisième mode de réalisation.

On va décrire ci-après en référence aux figures 15 et 16, un quatrième mode de réalisation d'un ensemble de commande E avec un seul actionneur A ou actionneur intégré qui va permettre de commander directen-ent le mouvement des baladeurs de la boîte de vitesses. La tige de sortie de l'actionneur A constitue un arbre de sortie unique qui est à la fois mobile en translation et en rotation pour assurer la comnnande des crosses de la boîte de vitesses, sachant que le mouvement de rotation va être utilisé pour effectuer la sélection du rang du rapport à engager, alors que le mouvement de translation va être utilisé pour engager le rapport sélectionné. D'une manière générale, le mouvement de translation de l'arbre de sortie T de l'actionneur A est assuré d'une manière analogue aux actionneurs décrits précédemment, à savoir : un moteur électrique M, un réducteur 12 à denture droite, un système ST de transformation de mouvement avec une douille à billes qui est montée coaxialement autour de l'arbre fileté 10 entraîné en rotation par le moteur M, un coulisseau d'entrée 18 et un coulisseau de sortie 20 avec interposition d'une liaison élastique, l'arbre de sortie T de l'actionneur A étant monté axialement solidaire dans un logement L du coulisseau de sortie 20 mais étant libre en rotation.

Le mouvement de rotation de l'arbre de sortie T de l'actionneur A est obtenu à partir - d'un second moteur électrique M', et - d'un réducteur 12' à train épicycloïdal par exemple accouplé en rotation à l'arbre du second moteur électrique M', alors que l'arbre de sortie 100 du réducteur 12' est monté fixe en translation mais rendu solidaire en rotation de l'arbre de sortie T de l'actionneur A qui est dans son prolongement axial.

I1 en résulte la présence d'un dispositif d'accouplement 101 entre l'arbre de sortie 100 du réducteur 12 et l'arbre de sortie T de l'actionneur A, qui permette un mouvement télescopique entre ces deux arbres. Un tel accouplement peut être réalisé au moyen de cannelures, ou d'une goupille pénétrant dans une lumière de forme oblongue, par exemple.

Avantageusement, pour pouvoir effectuer une présélection du rang de sélection du rapport choisi, on introduit une liaison élastique rotative ressorts courbes ou droits précontraints, montés en cassette par exemple, entre la couronne mobile 102 du train épicycloïdal du réducteur 12' et son arbre de sortie 100. Un doigt de passage 104 est rendu solidaire de l'arbre de sortie T de l'actionneur A et est destiné à coopérer avec l'une d'un ensemble de crosses 106 de la boîte de vitesses qui sont disposées, dans l'exenple décrit, de manière radiale. Eh variante, les crosses 106 pourraient être disposées parallèlement en étant superposées les unes au-dessus des autres, comme dans le cas d'une boîte de vitesses traditionnelle, sachant alors qu'elles doivent être agencées de manière à avoir toujours une portion qui puisse être actionnée par le doigt de passage 104 dans son mouvement de rotation. Un tel actionneur A permet de supprimer toute la commande interne qui est située entre les arbres externes et le doigt de passage des crosses dans la boîte de vitesses, y compris les ressorts de rappel en sélection qui sont chargés de maintenir ce doigt dans le rang des 3è' et 4àL' rapports. Cependant, ces ressorts permettent également dans une boîte de vitesses traditionnelle d'empêcher les nuisances sonores dues aux chocs du doigt de connande contre les crosses, lorsque l'ensemble est notamment soumis aux modes vibratoires de la transmission.

Aussi, pour assurer cette fonction dans l'actionneur selon l'invention, on vient avantageusement rapporter un billage 110 sur le réducteur 12' à train épicycloïdal, ce billage 110 assurant une fonction de maintien en position angulaire, avec indexage, correspondant aux rangs de rapports possibles de la boîte de vitesses. Le billage 110 peut ainsi empêcher le doigt de passage 104 de venir s'entrechoquer avec les autres crosses ou de dévier de la position souhaitée.

Eh variante, le billage 110 pourrait être monté dans la boîte de vitesses de manière à s'affranchir des tolérances de fabrication de positionnement au contage, et de réduire également l'encombrenent de l'actionneur.

dispositif de verrouillage des crosses 106 est également à prévoir, ce dispositif pouvant être monté la fourchetterie conmande de la boîte de vitesses par exemple et être constitué par un verrouillage dit "à billes et bonhontne , à disque,...

Enfin, il est souhaitable d'avoir un limiteur de couple dans chaque chaîne cinématique de transmission d'effort (passage et sélection de rapport) et ce, afin d'optimiser au plus juste le dimensionnement des différents composants de l'actionneur et garantir leur non destruction lors de conditions extrêmes de fonctionnement.

Claims (14)

REVENDICATIONS

1. Ensemble de commande pour boîte de vitesses robotisée de véhicule automobile, comprenant au moins un actionneur (A,A1,A2) de passage et/ou de sélection des rapports de boîte de vitesses, et une électronique de puissance (EP) pour piloter l'actionneur (A,A1,A2), ledit actionneur comprenant notamment un moteur électrique (M, M1, M2) et un système (ST,ST1,ST2) de transformation du mouvement de rotation de l'arbre de sortie du moteur en un mouvement de translation qui est communiqué par un dispositif de transmission de mouvement (DT,DT1,DT2) à un élément de sortie (T1,T2) de l'actionneur pour commander la boîte de vitesses, le système de transformation (ST1,ST2) de mouvement comprenant un arbre fileté (10) accouplé à l'arbre de sortie du moteur (M1,M2), et au moins un élément (15) mobile en translation qui est en contact avec l'arbre fileté (10) et relié au dispositif de transmission de mouvement (DT,DT1,DT2), caractérisé en ce que l'élément mobile en translation (15) du système (ST,STI,ST2) de transformation de mouvement qui est en contact avec l'arbre fileté (10) est un élénent roulant.

2. Ensemble de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce que le dispositif de transmission de mouvement (DT,DT1,DT2) inclut une liaison élastique (R).

3. Ensemble de commande selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le filetage de l'arbre fileté (10) du système (ST,ST1,ST2) de transformation de mouvement est à pas constant, et en ce que l'élément mobile (15) en contact avec l'arbre fileté (10) est une vis à billes, une douille à billes ou analogue.

4. Ensemble de commande selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le filetage de l'arbre fileté (10) du système (ST,ST1,ST2) de transformation de mouvement est à pas variable.

5. Ensemble de commande selon la revendication 4, caractérisé en ce que le filetage de l'arbre fileté (10) du système (ST1,ST2) de transformation de mouvement a un pas plus large dans sa partie centrale que vers ses deux extrémités.

6. Ensemble de commande selon la revendication 5, caractérisé en ce que le filetage est supprimé à chaque extrémité de l'arbre fileté (10).

7. Ensemble de conmande selon l'une quelconque des revendications 4 à 6, caractérisé en ce que l'élément mobile (15) en contact avec 1 arbre fileté (10) est un pion roulant (P), un galet roulant ou analogue.

8. Ensemble de commande selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'élément mobile (15) en contact avec 1 arbre fileté (10) un pion roulant (P) ayant une forme tronconique, en rouleau ou en ogive.

9. Ensemble de commande selon la revendication 8, caractérisé en ce que le pion roulant (P) est ennanché dans cage intérieure (20a) ou dans la cage extérieure (20b) d'un roulement (20).

10. Ensemble de commande selon la revendication 8, caractérisé en ce que le pion roulant (P) est formé par la cage intérieure (20a) ou la cage extérieure (20b) d'un roulement (20).

11. Ensemble de commande selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisée en ce que l'arbre fileté (10) du système (ST,ST1,ST2) de transformation de mouvement est supporté à chacune de ses extrémités par un roulement (25).

12. Ensemble de commande selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que l'arbre fileté (10) du système (ST,ST1,ST2) de transformation de mouvement est supporté à chacune de ses extrémités par un palier (33) qui est associé à une butée axiale (B).

13.Ensenble de commande selon la revendication 12, caractérisé en ce que la butée axiale (B) est constituée par deux billes (b1,b2) qui sont logées dans un trou borgne axial (35) usiné à l'extrémité de l'arbre fileté (10), et par une vis de réglage (37) qui vient en appui sur les billes (bl,b2), pour former un dispositif de réglage du jeu axial de l'arbre fileté (10).

14. Ensemble de commande selon la revendication 12, caractérisé en ce que la butée axiale (B) est constituée par deux billes (b1,b2) qui sont logées dans un trou borgne axial (35) usiné à l'extrémité de l'arbre fileté (10), par une rondelle (38) qui vient au contact des billes (b1,b2), et par un bouchon de résine (39) qui prend appui sur la rondelle (38), pour former un dispositif de réglage du jeu axial de l'arbre fileté (10). <B>15.</B> Ensemble de commande selon la revendication 12, caractérisé en ce que la butée axiale (B) est constituée par la fâce d'extrémité bombée de l'arbre fileté (10), et par une rondelle (38) qui est calée au moyen d'un plot en élastomère (40), pour former un dispositif d'absorption des chocs et des dilatations. <B>16.</B> Ensemble de commande selon la revendication 12, caractérisé en ce que la butée axiale (B) est constituée par la face d'extrémité bombée de l'arbre fileté (10) et par une vis de réglage (37), pour former un dispositif de reprise des efforts axiaux avec un minimml de frottements. <B>17.</B> Ensemble de commande selon la revendication 12, caractérisé en ce que la butée axiale (B) est constituée par un embout (41) monté dans un trou borgne (42) usiné chaque extrémité de 'arbre fileté (10), l'embout (41) ayant une tête bombée (41b), et par une vis de réglage (37) qui prend appui sur ladite tête (41b), pour former un dispositif de reprise des efforts axiaux avec un minimum de frottements. 18. Ensemble de commande selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le dispositif (DT,DT1,DT2) de transmission de mouvement est constitué d'un coulisseau d'entrée (18) et d'un coulisseau de sortie (20), en ce que le coulisseau d'entrée (18) est solidaire de l'élément mobile (15) du système (ST, ,ST2) de transformation de mouvement, en ce que le coulisseau de sortie (20) est solidaire de l'élément de sortie (T1, T2) de l'actionneur, et en ce que la liaison élastique (R) est interposée entre les deux coulisseaux (18,20). <B>19.</B> Ensemble de commande selon la revendication 18, caractérisé en ce que l'élément de sortie (T1, T2) de l'actionneur (A,A1,A2) est constitué par une tige fixée par une liaison rotulée (24) au coulisseau de sortie (20). 20. Ensemble de commande selon la revendication 18 ou 19, caractérisé en ce que le coulisseau d'entrée (18) est constitué de deux tôles métalliques (45) embouties, parallèles et espacées l'une de l'autre par des colonnettes (47). 21. Ensemble de commande selon la revendication 20, caractérisé en ce qu'un espace intérieur délimité entre les deux toles (45) permet le guidage des coulisseaux (18,20) le long d'une cloison fixe (48) qui s'étend parallèlement à l'arbre fileté (10).@ 22. Ensemble de commande selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en qu'il comprend au moins capteur de position (70) qui est associé aux coulisseaux (18,20) ou au moteur (M,M1,M2) de l'actionneur (A,A1,A2). <B>23.</B> Ensemble de commande selon la revendication 22, caractérisé en ce que le capteur de position (70) est du type linéaire ou rotatif. 24. Ensemble de commande selon la revendication 23, caractérisé en ce le capteur (70) est du type linéaire et comprend un contact (70a) porté par le coulisseau d'entrée (18), et une piste conductrice (70b) s'étendant le long d'une cloison fixe (48). 25. Ensemble de commande selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est supporte par un carter (30) constitué d'un corps (30a) et d'un couvercle (30b), en ce que le moteur (M,M2,M2) de l'actionneur (A,A1,A2) est monté à l'extérieur du carter (30), et en ce que le système (ST,ST1,ST2) de transformation de mouvement et le dispositif de liaison (DT,In1 DT2) sont logés à l'intérieur du carter (30). 26.Ensenble de commande selon la revendication 25, caractérisé en ce que l'électronique de puissance (EP) qui pilote l'actionneur (A,A1,A2) est supporté par le carter (30). 27. Ensemble de commande selon la revendication 25 ou 26, caractérisé en ce que le carter (30) est fixé à l'intérieur du capot moteur du véhicule au niveau de son corps (30a). 28. Ensemble de commande selon la revendication 25 ou 26, caractérisé en ce que le carter (30) est fixé à l'intérieur du capot moteur du véhicule au niveau de son couvercle (30b). 29. Ensemble de commande selon l'une quelconque des revendications 25 à 28, caractérisé en ce que le carter (30) est réalisé en une matière plastique rigide. 30. Ensemble de commande selon l'une quelconque des revendications 6 à 29, caractérisé en ce que le filetage est supprimé à chaque extrémité de l'arbre fileté (10) sur une longueur telle que le système (ST, ST1, ST2) de transformation de mouvement est débrayé même si le moteur (M, M1, M2) continue de tourner. 31. Ensemble de commande selon la revendication 30, caractérisé en ce que, avant le débrayage du système (ST, ST1, ST2) de transformation de mouvement, la liaison électrique (R) est suffisamment comprimée pour réengager le pion roulant (P) dans le filetage de l'arbre fileté (10). 32. Ensemble de commande selon l'une quelconque des revendications 1 à 29, caractérisé en ce que l'actionneur (A, A1, A2) comprend également un limiteur de couple (32) qui est taré à un couple supérieur au couple maximal de fonctionnement normal de l'actionneur. 33. Ensemble de commande selon la revendication 32, caractérisé en ce que le limiteur de couple (32) est réalisé au moyen d'une bague dite de tolérance montée sur l'arbre d'entraînement de l'arbre fileté (10). 34. Ensemble de commande selon l'une quelconque des revendications 18 33, caractérisé en ce que les deux coulisseaux (18,20) du dispositif de transmission de mouvement (DT,DT1,DT2) sont montés parallèlement à l'arbre fileté (10) du système (ST,ST1,ST2) de transformation de mouvement. 35. Ensemble de commande selon l'une quelconque des revendications 18 33, caractérisé en ce que les deux coulisseaux (18,20) du dispositif de transmission de mouvement (DT,DT1,DT2) sont montés coaxialement à l'arbre fileté (10) du système (ST,ST1,ST2) de transformation de mouvement. 36. Ensemble de commande selon l'une quelconque des revendications 1 à 35, caractérisé en ce que l'arbre du moteur (M, M1, M2) et l'arbre fileté (10) de l'actionneur sont montés parallèlement l'un l'autre. 37. Ensemble de commande selon l'une quelconque des revendications 1 à 35, caractérisé en ce que l'arbre moteur (M, M1, M2) et l'arbre fileté (10) de l'actionneur sont axialerient alignés l'un avec l'autre. 38. Ensemble de commande selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend deux actionneurs (A1, A2) de sélection et de passage de rapport de boîte de vitesses. 39. Ensemble de commande selon la revendication 38, caractérisé en ce que les deux actionneurs (A1, A2) sont supportés par un carter (30) en matière plastique. 40. Ensemble de commande selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un seul actionneur (A) dont l'élément de sortie (T) constitue un arbre de sortie à la fois mobile en rotation pour sélectionner le rang du rapport engager et mobile en translation pour engager le rapport sélectionné. 41. Ensemble de commande selon la revendication 40, caractérisé en ce que le mouvement de rotation de l'actionneur (A) est obtenue à partir d'un second moteur électrique (M') avec interposition d'un réducteur (12') à train épicycloïdal. 42. Ensemble de commande selon la revendication 41, caractérisé en ce que l'arbre de sortie (100) du réducteur (12) et l'arbre de sortie (T) de l'actionneur (A) sont accouples l'un à l'autre de manière télescopique. 43. Ensemble de commande selon la revendication 41 ou 42, caractérisé en ce qu'une liaison élastique rotative est intercalée entre la couronne (102) du train épicycloïdal du réducteur (12') et l'arbre de sortie (100). 44. Ensemble de commande selon l'une quelconque des revendications 40 à 43, caractérisé en ce qu'un doigt de passage (104) est solidaire de l'arbre de sortie (T) de l'actionneur et destiné à coopérer avec l'une d'un ensemble de crosses (106). 45. Ensemble de commande selon la revendication 44, caractérisé en ce qu'il comprend également un dispositif (110) pour maintenir la position angulaire du doigt de passage (104). 46. Ensemble de commande selon la revendication 45, caractérisé en ce que le dispositif de maintien (110) est constitué par un billage. 47. Ensemble de commande selon la revendication 45 ou 46, caractérisé en ce que le dispositif de maintien (110) monté sur l'actionneur (A) ou dans la boîte de vitesses. 48. Ensemble de commande selon l'une quelconque des revendications 44 à 47, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de verrouillage des crosses (106).