FR2805587A1 - Dispositif de transmission automatise a engrenages, en particulier pour vehicule automobile - Google Patents

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Abstract

Dispositif de transmission automatisé à engrenages, comprenant deux arbres d'entrée (18, 20) portant des pignons menants (22, 24) et reliés chacun par un embrayage (E1, E2) à un arbre moteur (10), un arbre de sortie (12) portant des pignons menés (26) dont chacun est associé à deux moyens (28) de verrouillage unidirectionnel commandé pour être solidarisé sélectivement avec l'arbre de sortie (12), ces moyens (28) étant commandés par des moyens mécaniques (30, 32, 34) communs à tous les pignons libres (26) des différents rapports de transmission.L'invention permet notamment un changement de rapport de transmission sans discontinuité du couple transmis à l'arbre de sortie (12).

Description

L'invention concerne un dispositif de transmission automatisée à engrenages, en particulier pour véhicule automobile, permettant un changement de rapport de transmission sans interruption de la transmission d'un couple de rotation entre un arbre moteur et un arbre mené.
on a déjà proposé une transmission automatisée à engrenages équipée d'un embrayage double qui relie l'arbre de sortie d'un moteur à combustion interne à deux arbres d'entrée de transmission, dont l'un porte des pignons menants des premier troisième et cinquième rapports de transmission et dont l'autre porte les pignons menants des deuxième, quatrième et éventuellement sixième rapports de transmission, tandis que les pignons menés ces rapports sont montés libres en rotation sur un arbre de sortie de la transmission et sont en prise constante avec les pignons menants correspondants. Des moyens de synchronisation et crabotage sont associés aux pignons menés pour les solidariser sélectivement avec l'arbre de sortie.
Dans ce dispositif connu, lorsqu'un rapport de transmission est enclenché, l'embrayage monté sur l'arbre d'entrée portant pignon menant de ce rapport de transmission est serré, et l'embrayage monté sur l'autre arbre d'entrée est desserré. Pour passer d'un premier rapport de transmission à un deuxième rapport de transmission, il faut dans un premier temps réaliser une présélection en accouplant le pignon mené du deuxième rapport à son arbre par une synchronisation suivie d'un crabotage. Dans un deuxième temps il faut commander les deux embrayages ensemble pour simultanément progressivement diminuer le couple transmis l'embrayage du premier rapport de transmission et augmenter celui transmis par 1 embrayage du deuxième rapport de transmission, ce correspond à un "croisement" des embrayages. Pour cela, des moyens de mesure en tenps réel vitesses ou des accélérations des arbres sont nécessaires. Un calculateur reçoit les signaux de sortie de ces moyens de mesure et élabore des signaux de commande d'actionneurs rapides des embrayages et moyens de synchronisation et de crabotage, la durée d'un changement de rapport devant etre inférieure à 0,5-1 seconde environ, selon les cas, et ne pouvant être trop brève (ce qui poserait des problèmes de transfert d'énergie) ou trop longue (ce qui provoquerait un glissement prolonge des embrayages et une absorption d'énergie).
L'invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients dans une transmission automatisée à engrenages.
Elle propose, à cet effet, un dispositif de transmission automatisée à engrenages, en particulier pour véhicule automobile, destiné à relier un arbre moteur et un arbre mené et comprenant au moins arbre d'entrée, au moins un embrayage agencé entre l'arbre moteur et l'arbre mené, des pignons menants montés sur l'arbre d'entree et des pignons menés montés sur l'arbre mené, chaque pignon mené étant constamment en prise avec un pignon menant et définissant un rapport de transmission, un des pignons de chaque rapport étant solidaire de l'arbre sur lequel il est monté et l'autre pignon de ce rapport étant libre en rotation sur son arbre, et des moyens de solidarisation sélective de chaque pignon libre et de l'arbre sur lequel il est monté pour l'enclenchement du rapport de transmission correspondant, caractérisé en ce que les moyens de solidarisation sélective comprennent, pour au moins un pignon libre, deux mécanismes de verrouillage unidirectionnel commandés, montés dans des sens opposés entre le pignon libre et son arbre et pouvant chacun occuper deux positions, l'une de repos et l'autre de service dans laquelle l'un des mécanismes interdit au pignon de tourner plus vite que son arbre et l'autre interdit au pignon de tourner moins vite que son arbre, des moyens mécaniques d'actionnenent des mécanismes de verrouillage, ces moyens d'actionnement conprenant des cames déplaçables en translation et/ou en rotation.
Les conTnandes par cames des mécanismes verrouillage unidirectionnel des pignons libres offrent l'avantage d'une conmande positive, garantissant l'actionnement des mécanismes par le deplacement des cames.
Dans une réalisation simple de l'invention le dispositif comprend un seul embrayage, reliant l'arbre moteur à l'arbre d entrée et servant uniquement pour le démarrage, et la commande pour le changement de rapport de transmission comprend alors, outre les conmandes des mécanismes de verrouillage unidirectionnel, une commande du moteur pour l'annulation temporaire (moins d'une seconde) du couple moteur transmis sur l'arbre mené. Cette annulation permet de passer en couple moteur négatif puis de contrôler la vitesse de rotation du moteur pour provoquer un appui sur un mécanisme de verrouillage du nouveau support.
Selon une autre caractéristique de l'invention le dispositif comprend des moyens de cornrande dudit embrayage et desdits moyens d'actionnement permettant de changer de rapport de transmission sans interrompre la transmission d'un couple de rotation entre l'arbre moteur et l'arbre mené, le changement d'un premier à un second rapport de transmission comprenant le maintien service d'un premier mécanisme et la mise au repos d'un second mécanisme unidirectionnel du pignon libre du premier rapport, la mise en service d'un premier mécanisme unidirectionnel du second rapport, au moins une conmande d'embrayage, la mise au repos du second mécanisme du premier rapport de transmission et la mise en service du second mécanisme du second rapport de transmission.
Dans le dispositif selon l'invention, le changement de rapport de transmission se fait sans croisement d'embrayages et permet donc d'éviter tous les inconvénients précités de la technique antérieure. Selon encore une autre caractéristique de 'invention, la séquence de commande des mécanismes de verrouillage unidirectionnel est la même pour tous les changements de rapport de transmission.
En autres termes, les premier et second mécanismes de verrouillage des pignons libres des différents rapports de transmission seront toujours actionnés de la même façon et dans le même ordre quel que soit le changement de rapport transmission, ce qui facilite beaucoup la commande automatique du dispositif selon l'invention.
I1 résulte que les moyens d'actionnement mécanismes de verrouillage unidirectionnel des différents pignons libres peuvent être pilotes par un actionneur unique.
Dans un mode de réalisation préféré de 'invention, ce dispositif comprend deux arbres d'entrée et deux embrayages reliant chacun un arbre d'entrée à l'arbre moteur, les pignons menants des rapports de transmission étant montés en alternance sur les arbres d'entrée, par exemple les pignons menants des premier, troisième et cinquième rapports sur le premier arbre d'entrée et les pignons menants des deuxième, quatrième et sixième rapports le deuxième arbre d'entrée.
Selon les cas, les pignons libres peuvent être les pignons menés montés sur l'arbre de sortie du dispositif, bien les pignons menants montés sur le ou les arbres d'entrée de ce dispositif ou bien comprendre certains pignons menants montés sur le ou les arbres d'entrée et certains pignons menés montés sur l'arbre en fonction du couple à transmettre, de l'encombrement et d'autres considérations relatives au montage des mécanismes de verrouillage unidirectionnel et de leur actionnement.
Dans réalisation préférée, les moyens d'actionnement des mécanismes de verrouillage unidirectionnel comprennent moins une came montée à l'intérieur de l'arbre portant lesdits pignons libres et reliée par une tige axiale à un actionneur.
Lorsque le dispositif selon l'invention comprend deux arbres d'entrée comme indiqué plus haut, les moyens d'actionnement comprennent deux cames, l'une pour verrouillage et le déverrouillage des pignons libres des rapports de transmission dont les pignons menants sont montés sur le premier arbre d'entrée, et l'autre pour le verrouillage et le déverrouillage des pignons libres des rapports de transmission dont les pignons menants sont montés sur le second arbre d'entrée.
Chaque came agit sur les mécanismes de verrouillage unidirectionnel au moyen de poussoirs qui sont par exemple montés dans des orifices radiaux de la paroi tubulaire de l'arbre portant les pignons libres précités.
Les mécanismes de verrouillage unidirectionnel sont agencés entre des dentures internes desdits pignons libres et l'arbre précité et comprennent des cliquets associés à des ressorts de rappel et aux poussoirs commandés par les cames pour venir en butée, pour un sens de rotation déterminé, sur dentures internes des pignons libres ou pour s'écarter de ces dentures, respectivement.
Selon d'autres caractéristiques de l'invention - chaque came est solidaire en rotation de l'arbre dans laquelle elle est montée, - chaque came est déplacée en translation axiale par un système vis-écrou, dont la vis est reliée a un actionneur, tel par exemple qu'un moteur électrique et dont l'ecrou est solidaire de la came ou formé par celle-ci, - en variante, chaque came est fixe rotation, - les mécanismes de verrouillage unidirectionnel d'un pignon libre sont placés de part et d'autre de pignon, - en variante, les mécanismes de verrouillage unidirectionnel d'un pignon libre sont d'un même côté de pignon, - les deux embrayages du dispositif selon l'invention sont du type fonctionnant à sec et se trouvent à 'extérieur d'un carter contenant les pignons précités, - en variante, un embrayage précité du type fonctionnant à sec et se trouve à l'extérieur du carter contenant les pignons précités, l'autre embrayage est du type multidisque dans l'huile et se trouve à l'intérieur dudit carter.
Selon encore une autre caractéristique de l'invention, le dispositif conprend un pignon de marche arrière monté sur l'arbre d'entrée portant le pignon menant du premier rapport transmission, un pignon intermédiaire reliant le pignon de marche arrière à pignon mené monté sur l'arbre mené, et des moyens commandés de solidarisation, soit du pignon de marche arrière et l'arbre d'entrée, soit du pignon mené et de l'arbre mené.
Dans ce cas, les moyens commandés de solidarisation peuvent comprendre des moyens de synchronisation et des moyens de crabotage d'un type classique.
Selon les variantes, les moyens de solidarisation sélective des pignons libres des rapports de marche avant sont tous mécanismes de verrouillage unidirectionnel du type précité, ou bien certains d'entre eux sont de ce type et les autres des moyens de crabotage d'un type classique.
De façon générale, le dispositif selon l'invention combine les avantages des transmissions automatisées à coupleurs hydrocinétiques et à trains d'engrenages planétaires et ceux des boîtes de vitesses manuelles, tout en évitant leurs inconvénients respectifs.
Ce dispositif est avantageusement associé à des moyens de filtration des vibrations prévus soit sur l'arbre moteur, soit sur les arbres d'entrée du dispositif.
L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit, faite à titre d'exemple en référence aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une représentation schématique d'un dispositif de transmission selon l'invention ; - la figure 2 est une vue schématique à plus grande échelle et en coupe axiale des moyens de verrouillage unidirectionnel d'un pignon sur un arbre; la figure 3 est une vue schématique partielle face d'un mécanisme de verrouillage unidirectionnel ; la figure 4 est un graphe illustrant modes de fonctionnement des mécanismes de verrouillage unidirectionnel de plusieurs rapports de transmission; - la figure 5 est un graphe illustrant les quatre cas possibles de changement de rapport de transmission en fonction du couple de rotation appliqué à l'arbre mené et de la montée et de la descente des rapports ; - les figures 6A et 6B sont des graphes illustrant les conmandes des embrayages lors des changements de rapport de transmission ; les figures 7 et 8 sont deux tableaux représentant les états des mécanismes de verrouillage unidirectionnel dans deux cas possibles de changement de rapport de transmission ; - les figures 9A, 9B et 10 représentent schématiquement des variantes de réalisation des moyens d'actionnement des mécanismes de verrouillage unidirectionnel ; - les figures 11 et 12 sont des représentations schématiques partielles de deux variantes de réalisation d'un dispositif selon l'invention.
On a représenté schématiquement en figure 1 un premier mode de réalisation d'un dispositif de transmission automatisée à engrenages selon 'invention, ce dispositif étant destiné à relier l'arbre de sortie 10 d'un moteur thermique M, en particulier moteur à combustion interne pour véhicule automobile, à un arbre mené 12 qui est l'arbre de sortie du dispositif de transmission et qui, dans le cas d une application à un véhicule automobile, est destiné à entraîner en rotation des roues motrices 14 par l'intermédiaire d'un différentiel 16.
Le dispositif selon l'invention coprend deux arbres d'entrée 18, 20 qui dans cet exemple de réalisation sont coaxiaux l'arbre 20 s'étendant à l'intérieur de l'arbre 18, et qui sont reliés à l'arbre 10 de sortie du moteur par des embrayages E1, E2, respectivement.
Chaque arbre menant 18, 20 porte des pignons menants 22, 24 respectivement, dont chacun est prise constante avec un pignon mené monté sur l'arbre de sortie ou arbre mené 12, les paires de pignons en prise 22, 26 et 24, 26 définissant des rapports de transmission qui sont numérotés de 1 à 6 dans l'exemple de réalisation de la figure 1 et qui sont progressivement croissants, les pignons menants des différents rapports de transmission étant montés en alternance sur le premier arbre d'entrée 18 et sur le second arbre d'entrée 20.
Dans l'exemple de la figure 1, les pignons menants des premier, troisième et cinquième rapports sont sur l'arbre 18 et les pignons menants des deuxième, quatrième et sixième rapports sont sur l'arbre d'entrée 20.
Dans ce dispositif, pour chaque rapport de transmission défini par une paire de pignons 22, 26 ou 24, 26, l'un des pignons est solidaire en rotation de l'arbre sur lequel il est monté et l'autre est libre en rotation sur son arbre, des moyens étant prévus pour solidariser sélectivement ce pignon libre et son arbre et réaliser l'enclenchement d'un rapport de transmission.
Toujours dans l'exemple de réalisation représenté en figure 1, ce sont les pignons menés 26 des différents rapports de transmission qui sont libres en rotation sur l'arbre de sortie 12, les pignons menants 22 et 24 étant solidaires en rotation des arbres 18 et 20, respectivement.
En variante, ce sont les pignons menants 22, 24 qui peuvent être montés libres en rotation les arbres 18, 20 et associés à des moyens de solidarisation sélective avec leurs arbres.
Dans une autre variante, pignons menants de certains rapports de transmission peuvent être montés libres en rotation sur l'arbre 18, 20 correspondant, les pignons menés de ces rapports étant solidaires de l'arbre de sortie 12, et les pignons menants d'autres rapports de transmission peuvent être solidaires en rotation de 'arbre 18, 20 correspondant, les pignons menés de ces rapports étant libres en rotation sur l'arbre de sortie 12 et associés à moyens de solidarisation sélectifs.
Dans la suite de la description, on se limitera au cas où, comme représenté en figure 1, les pignons menants de tous les rapports de transmission sont solidaires en rotation des arbres 18, 20 et les pignons menés de tous les rapports de transmission sont libres en rotation sur l'arbre de sortie 12 et associés à moyens de solidarisation sélective en rotation avec l'arbre de sortie 12.
Selon 'invention, les moyens de solidarisation sélective en rotation d'un pignon mené et de l'arbre 12 comprennent deux mécanismes de verrouillage unidirectionnel commandé, ' sont montés dans des sens opposés entre le pignon mené et l'arbre 12 et pouvant chacun occuper deux positions, de repos et de service respectivement, l'un de ces mécanismes interdisant dans sa position de service une vitesse de rotation du pignon mené supérieure a celle de l'arbre 12 et l'autre mécanisme interdisant dans sa position de service une vitesse de rotation du pignon mené inférieure à celle de l'arbre 12.
Ainsi, lorsque les deux mécanismes de verrouillage unidirectionnel du pignon mené sont au repos, ce pignon est libre en rotation sur 'arbre 12.
Si l'un de ces mécanismes est au repos et l'autre en position de service, vitesse de rotation du pignon mené peut être supérieure à celle de l'arbre 12 mais ne peut pas être inferieure à celle-ci.
Quand les positions des deux mécanismes de verrouillage sont inversées, la vitesse de rotation du pignon mené peut être inférieure à celle de l'arbre 12 mais ne peut pas être supérieure.
Lorsque les deux mécanismes de verrouillage unidirectionnel sont en position de service, le pignon mené est solidaire en rotation de l'arbre 12. Les moyens d'actionnement des mécanismes de verrouillage unidirectionnel 28 sont logés à l'intérieur de l'arbre 12 et comprennent dans cet exemple deux cames 30 montées sur une même tige 32 qui s'étend axialement à l'intérieur de l'arbre 12 et qui est reliee par une extrémité à un actionneur 34 pilote par des moyens 36 de gestion de la transmission qui pilotent également les embrayages E1, et qui sont reliés au système de commande moteur pour des échanges d'informations ou des actions. L'une des cames 30 commande les mecanismes de verrouillage unidirectionnel 28 pignons menés 26 rapports de transmission 1, 3 et 5, et l'autre came 30 commande les mécanismes de verrouillage unidirectionnel des pignons menes 26 des rapports de transmission 2, 4 et 6.
Selon les cas, les cames 30 peuvent être fixes en rotation, ou tourner avec l'arbre de sortie 12, comme on le verra plus en détail dans ce qui suit.
Un exemple de réalisation des mécanismes unidirectionnels 28 associés aux pignons menés 26 est représenté schématiquement aux figures 2 et 3.
Dans cette réalisation, une denture interne est formée dans une grande face de chaque pignon libre 26 pour coopérer avec au moins deux cliquets 42 solidaires en rotation de 'arbre 12 et dont chacun est déplaçable par un poussoir 44 et un organe élastique 46 entre une position de repos où il est écarté de la denture 42 correspondante du pignon 26 et une position de service où il est en prise avec cette denture en interdisant la rotation du pignon 26 autour de l'arbre 12 dans le sens indiqué par une flèche en figure 3 et en permettant la rotation du pignon 26 dans le opposé autour de l'arbre 12.
Les poussoirs 44 sont guidés dans des trous radiaux de l'arbre 12 et sont déplacés radialement vers l'extérieur de l'arbre 12 lors de la translation axiale de la came 30 à l'intérieur de l'arbre 12. Des moyens de rappel, représentés schématiquement en 48 en figure 2 servent à ramener les poussoirs 44 et les cliquets 42 en position de repos, lorsque position axiale de la came 30 dans l'arbre le permet.
Dans cet exemple de réalisation, chaque came 30 est solidaire en rotation l'arbre 12, par exemple au moyen d'une nervure longitudinale 50 qui est reçue dans une rainure longitudinale interne de l'arbre 12.
La came 32 est une pièce tubulaire sensiblement cylindrique à extrémités tronconiques qui forment des rampes de déplacement des poussoirs 44 vers l'extérieur de l'arbre 12 pour l'amenée des cliquets 42 en prise avec les dentures 40.
Les deux mécanismes 28 de verrouillage d'un pignon 26 sont diamétralement opposés, par rapport à l'axe de rotation. Les poussoirs 44 agissant sur les cliquets 42 de ces mécanismes sont aussi diamétralement opposés et sont déplaçables radialement par deux pistes longitudinales 54 ayant des profils différents, qui sont formées de façon diamétralement opposée l'une à l'autre la surface extérieure de la came 30. Le déplacement axial de la came 30 par l'actionneur 34 et la tige 32, à l'intérieur de l'arbre 12, amène une des pistes 54, ou les deux, sur un poussoir 44, ou les deux poussoirs 44, pour amener un des mécanismes unidirectionnels 28, ou les deux, en position de service.
On notera, sur la figure 2, que le déplacement de la 30 dans un sens ou dans l'autre, commande toujours les mécanismes 28 des pignons 26 de la même façon et dans le même ordre, et que les pistes 54 sont symétriques par rapport à un plan transversal médian de la came.
En variante, ces pistes peuvent ne pas être symétriques par rapport à un plan médian, dès lors qu'elles permettent de réaliser une même séquence d'opérations pour un changement de rapport N+1 et pour le changement N --> N-1.
De façon avantageuse, comme représenté schématiquement en figure 2, les cliquets 42 sont montés articulés autour d' parallèles à l'axe de l'arbre 12 sur des rondelles entretoises 52 qui s'étendent le long des flancs des pignons 26 comportant les dentures 40 et qui sont solidaires en rotation de l'arbre 12. Cela facilite le montage des mécanismes de verrouillage unidirectionnel.
On se réfère maintenant aux figures 4 à 8 pour decrire le fonctionnement du dispositif selon l'invention.
Dans ce qui suit, on supposera en général que la vitesse de rotation de l'arbre 12 est constante et c'est dans ce cas que l'on va décrire la façon dont sont conmandés et réalisés les changements de rapport de transmission.
faciliter cette description, on utilisera les conventions suivantes indiquées aux figures 4 et 5.
La figure 4 est un graphe représentant l'étagement des vitesses de rotation de l'arbre moteur correspondant quatre premiers rapports de transmission pour une vitesse contante donnée de l'arbre de sortie 12. Les références A1, B1, A2, B2, A3, B3 et A4, B4 représentent respectivement les mécanismes de verrouillage unidirectionnel 28 associés aux pignons menés 26 des quatre premiers rapports transmission et leurs actions sur ces pignons libres, en fonction du couple de rotation transmis à l'arbre de sortie 12, qui peut être un couple moteur positif (désigné par Crr#,0) exerçant une traction sur le véhicule ou un couple moteur négatif (désigné par CIn < 0) exerçant un freinage sur le véhicule, et du sens dans lequel varie vitesse de rotation de l'arbre moteur 10, cette vitesse de rotation étant indiquée par valeurs croissantes sur l'axe vertical de la figure 4.
cette figure, les références A sont affectées aux mécanismes de verrouillage unidirectionnel qui empêchent les pignons menés de tourner plus vite que l'arbre de sortie 12 et les références B sont attribuées aux mécanismes unidirectionnel qui les empêchent de tourner moins vite que l'arbre 12.
a représenté schématiquement en figure 5 les quatre cas possibles de changement de rapport de transmission en fonction du couple moteur et de la montée ou de la descente des rapports de transmission. Les cas I et II sont ceux pour lesquels le couple de rotation applique à l'arbre de sortie 12 est moteur (Clr>p), le cas I correspondant à la montée (passage du rapport N au rapport N+1) et le cas II étant celui de la descente (passage du rapport N au rapport N-1).
cas III et IV sont ceux où le couple de rotation appliqué à l'arbre 12 est un couple de freinage (CffKp), le cas III étant celui la descente du rapport N au rapport N-1 et le cas IV celui de la montée du rapport N au rapport N+1.
graphe de la figure 6A illustre les commandes des embrayages E1 et E2 dans le cas I (Cm>p et passage du rapport N au rapport N+1), les états des mécanismes de verrouillage unidirectionnel correspondants étant représentés dans le tableau de la figure 7.
Initialement, le rapport de transmission N est enclenché les mécanismes unidirectionnels associés au pignon mené 26 de ce rapport de transmission sont en position de service (AN = BN = 1) et l'embrayage reliant l'arbre d'entrée portant le pignon menant ce rapport de transmission est serré ou embrayé (EN à l'état embrayé dans le graphe de la figure 4), l'état au repos d'un embrayage etant son état embrayé ou serré, son état activé étant l'état débrayé.
Le pignon mené 26 du rapport de transmission N+1 est entraîné par son pignon menant porté par l'autre arbre d'entrée. On commande le débrayage de l'embrayage associé EN+1 s'il était jusque-là embrayé. La vitesse de rotation de l'arbre d'entrée correspondant, qui était égale à la vitesse de rotation de l'arbre si l'embrayage associé au rapport N+1 était fermé, peut commencer à diminuer. On impose cette diminution en freinant ledit arbre d'entrée jusqu'à ce que la vitesse de rotation du pignon mené 26 du rapport devienne inférieure à la valeur de synchronisation avec la vitesse de rotation de l'arbre de sortie 12 à partir de quoi il est possible d'activer le mécanisme de verrouillage unidirectionnel AN+1 qui interdit une vitesse de rotation du pignon 26 supérieure à celle de 'arbre 12. Comme couple de rotation transmis à l'arbre 12 est un couple moteur la denture 40 du pignon mené 26 du rapport de transmission est en butée sur le cliquet 42 mécanisme de verrouillage unidirectionnel AN qui interdit au pignon 26 de tourner plus vite l'arbre de sortie 12 et qui permet donc la transmission couple moteur à l'arbre de sortie 12. Comme la denture 40 pignon 26 est en appui sur le cliquet du mécanisme AN, elle n' pas en appui ou en butée sur le cliquet 42 de l'autre mécanisme verrouillage BN, qui peut donc être amene au repos (BN = 0<B>)</B> en même temps que le mécanisme AN+1 est mis en service.
On obtient alors, comme représenté dans la deuxieme colonne du tableau de la figure 7, les valeurs AN = 1, BN = 0, = 1 et BN+1 = 0.
L'étape suivante consiste à serrer progressivement l'embrayage associé au rapport N+1, comme représenté schématiquement en figure 6A. En raison de ce serrage progressif, le couple moteur transmis à l'arbre 12 par le pignon 26 du rapport N+1 augmente progressivement à partir de zéro. D'abord, la vitesse du pignon mene du rapport N+l augmente et ce pignon vient en butée sur le cliquet du mécanisme AN+1. Ensuite, la vitesse du moteur décroît progressivement jusqu'à la valeur correspondant au rapport N+1.
On peut à ce moment agir sur le mécanisme de verrouillage BN+1 pour l'amener en position de service. Simultanément, comme la vitesse de rotation de l'arbre moteur 10 a diminue, la vitesse de rotation du pignon 26 du rapport N est inférieure à la valeur correspondant à la synchronisation avec la vitesse rotation de l'arbre de sortie 12 et le mécanisme de verrouillage unidirectionnel AN peut être amené au repos. On arrive alors à 1 etat représenté dans la troisième colonne du tableau de la figure 7 où AN = BN = 0 et AN+1 = BN+1 = 1, ce qui correspond à l'enclenchement du rapport de transmission N+1, le rapport N étant désengagé.
L'embrayage EN associé au rapport de transmission N peut rester à l'état embrayé, notamment lorsque cela correspond à une position de repos de son actionneur, ou être débrayé comme représenté en pointillés.
Le frein qui est utilisé pour faire baisser la vitesse de rotation de celui des arbres d'entrée 18 et 20 dont l'embrayage E1 ou E2 vient d'être débrayé desserré, peut être un frein à disque ou à tambour d'un type usuel venant agir sur le flanc d'un pignon 22 ou 24. Avantageusement, on peut disposer des moyens de freinage F entre le pignon menant 22 du cinquième rapport et le pignon menant 24 du deuxième rapport et commander les moyens de freinage de l'arbre 18 et ceux de l'arbre 20 par un seul actionneur AF, les actions de freinage exercées simultanément sur les deux arbres 18 et 20 n'ayant d'effet que l'arbre dont l'embrayage vient d'être débrayé (l'action de freinage sur l'arbre relié par son embrayage E1 ou E2 à l'arbre moteur 10 etant très inférieure au couple moteur et n'ayant pas d'effet sensible sur la vitesse de rotation de cet arbre 18 ou 20).
Lorsque le changement de rapport de transmission a lieu dans les conditions correspondant au cas II (couple moteur appliqué à l'arbre sortie 12 et passage du rapport N au rapport N-1), on procède de la façon suivante représentée en figure 6B et résumée dans le tableau de la figure 8, pour avoir une succession d'opérations de commande des mécanismes de verrouillage unidirectionnel qui est identique à celle qui vient d'être décrite pour le cas I, mais réalisée le sens inverse.
On part de l'état représenté dans la première colonne du tableau de la figure 8 avec AN = BN = 1 (rapport de transmission N enclenché) et AN-1 = BN-1 = 0.
Si l'embrayage associe à l'arbre d'entrée 18 ou 20 du rapport N-1 est à l'état serré ou embrayé, cet arbre d'entrée est entraîné par l'arbre moteur 10 et la vitesse de rotation du pignon mené 26 du rapport N-1 est inférieure à la vitesse de synchronisation avec l'arbre de sortie 12.
Comme un couple moteur est transmis à l'arbre de sortie 12 par le pignon 26 du rapport de transmission N, la denture 40 de ce pignon est en butée sur le cliquet 42 du mécanisme du mécanisme AN de sorte que le mécanisme BN peut être amené en position de repos (BN = 0). Simultanément, le mécanisme de verrouillage AN-1 qui permet une vitesse de rotation de son pignon mené 26 inférieure à celle.de l'arbre mené, peut être amené en position de service (AN-1 = 1). On est alors dans la situation correspondant à la deuxième colonne tableau de la figure 8.
On ouvre ou on débraye ensuite progressivement l'embrayage associé a l'arbre d'entrée 18 ou 20 du rapport de transmission N, ce quia effet de diminuer le couple moteur transmis par le pignon 26 du rapport N et d'augmenter la vitesse de rotation de l'arbre moteur jusqu'à la valeur correspondant à la vitesse de synchronisation du pignon 26 du rapport N-1 avec l'arbre de sortie 12. Cette vitesse de synchronisation étant atteinte et la denture 40 du pignon 26 du rapport N-1 étant en butée sur les cliquets 42 du mécanisme -1 pour la transmission d'un couple moteur à l'arbre de sortie 12 il devient possible d'amener le mécanisme BN-1 en position service, ce qui correspond à l'enclenchement du rapport N-1.
L'embrayage associé à l'arbre d'entrée du rapport N étant desserré ou débrayé, le pignon 26 correspondant ne transmet plus de couple, ce qui permet d'amener le mécanisme de verrouillage AN en position de repos. Cette diminution de la vitesse rotation est avantageusement obtenue de façon certaine par serrage des moyens de freinage précédemment décrits.
On est alors dans l'état représenté dans la troisième colonne du tableau de la figure 8 où AN = BN = 0 et AN-1 = -1 = 1.
En ce qui concerne les cas III et IV de changement de rapport de transmission lorsque le couple appliqué à l'arbre de sortie 12 est un couple de freinage, on se ramène avantageusement au cas II et I, respectivement, par une commande temporaire système de commande du moteur M en modifiant le couple de freinage transmis à l'arbre 12 en un couple moteur, de préférence avec valeur assez faible. I1 en est de même si le moteur délivre un couple avec une valeur trop proche zéro.
Cette modification de très courte durée (inférieure à 1 seconde par exemple) n'est pas perceptible par le conducteur du véhicule et permet utiliser une seule loi de commande dans tous les cas de changement de rapport de transmission.
Eh conséquence, le même actionneur piloté par le même circuit de commande permet effectuer tous les cas possibles de changement de rapport de transmission.
Dans l'exemple de réalisation de la figure 9A, les cames 30 déplacées par l'actionneur 34 tournent avec l'arbre de sortie 12 et le déplacement de chaque came 30 à l'intérieur de l'arbre 12 peut être assuré par une rotation différentielle de la came 30 sur la tige 32 qui est filetée. Pour cela, la tige filetée 32 est reliée à l'actionneur 34 un engrenage épicycloïdal dont la couronne 56 est solidaire en rotation de l'arbre de sortie 12, dont le pignon solaire 58 est solidaire de la tige filetée 32 et dont le porte- satellites 60 entraîné en rotation par l'actionneur 34, qui est dans ce cas un petit moteur électrique. L'engrenage épicycloïdal ne transmet pas d'effort important et est réalisable en matière plastique.
L'augmentation la diminution de la vitesse de rotation de l'actionneur 34 par rapport à la vitesse de rotation de l'arbre 12 permettent de déplacer la came 30 en translation dans un sens et dans l'autre à l'intérieur de l'arbre 12.
Dans la variante de réalisation de la figure 9B, l'actionneur 34 est relié à la tige filetée 32 et à l'arbre 12 par un double engrenage épicycloïdal dont les couronnes 56 sont solidaires en rotation. Le pignon solaire 58 du premier engrenage épicycloïdal est solidaire de l'arbre sortie de l'actionneur 34 et le pignon solaire 58' du second engrenage est fixe en rotation. Le porte- satellites 60 du premier engrenage est solidaire de la tige filetée 32 et le porte-satellites 60' du second engrenage est solidaire de l'arbre 12. Le premier engrenage forme un différentiel, et le second un réducteur. Les rapports de pignons étant les mêmes dans les deux engrenages, 1 arbre de sortie de l'actionneur 34 ne tourne que pour déplacer les cames 30 dans un sens ou dans l'autre les changements rapport de transmission et est à l'arrêt entre ces changements.
Dans variante de la figure 10, chaque came 30 tourne avec l'arbre 12 et est déplacée axialement par un système vis-ecrou, formé de la tige filetée 32 entraînée en rotation par l'actionneur 34, et d'un écrou 61 qui est vissé sur la tige filetée 32 sur lequel la came 30 est montée rotative. L'écrou 61 est immbilisé en rotation par des moyens 62 de guidage en coulissement axial et d'immobilisation en rotation sur un organe fixe 64, par exemple monté sur un carter ou analogue.
Dans une autre variante de réalisation, lorsque moyens d'actionnement des mécanismes de verrouillage unidirectionnel ne peuvent être logés à l'intérieur de l'arbre de sortie on les monte autour de la surface périphérique extérieure de l'arbre et on les conrnande par des moyens situés par exemple entre pignons 26.
Dans la variante de réalisation représentée en figure 11, l'embrayage E1 qui relie l'arbre moteur 10 à l'arbre d'entree 18 portant les pignons menants 22 des premier, troisième et cinquième rapports de transmission est un embrayage monodisque à sec à l'extérieur carter 66 contenant les pignons précités 22 24, 26, et l'embrayage E2 qui relie à l'arbre moteur 10 l'arbre d'entrée 20 portant pignons menants des rapports de transmission 2, 4 et 6 est un embrayage multidisque dans l'huile et est ' à l'intérieur carter 66, ce qui permet de réduire le diamètre extérieur de cet embrayage et facilite l'inplantation dans le carter 66 d'un arbre parallèle aux arbres 12, 18 et 20 précités et portant un pignon intermédiaire faisant partie du rapport de marche arrière.
De préférence, le pignon menant du rapport de transmission en marche arrière est monté sur l'arbre 18 qui porte le pignon menant du premier rapport de transmission. L'embrayage E1 associé à l'arbre 18 en effet conçu et dimensionné pour pouvoir assurer le démarrage du véhicule au moyen du premier rapport de transmission. Cet embrayage peut donc assurer également le démarrage du véhicule en marche arrière. Dans ce cas, l'autre embrayage E2 est embrayage de commutation et peut être conçu et dimensionné de façon correspondante.
pignon intermédiaire précité de marche arrière, monté l'arbre supplémentaire, permet d'inverser le sens du couple de rotation transmis entre un pignon menant monté sur l'arbre 18 et pignon "monté sur l'arbre de sortie 12. Ce pignon mené de marche arrière peut être solidarisé de façon sélective avec l'arbre sortie 12 par des moyens de synchronisation et de crabotage d'un type usuel. Ce pignon mené peut aussi être l'un de ceux des rapports de transmission dont les pignons menants sont sur l'autre arbre d'entrée 20. Dans ce cas, il est utilisé avec ses mécanismes de verrouillage unidirectionnel.
La variante de réalisation représentée en figure 12 présente l'avantage d'avoir un encombrement axial réduit, avec entralnement des cames par un système vis-écrou de longueur réduite permettant un bon guidage axial des cames et leur immobilisation en rotation.
cette variante de réalisation, l'arbre de sortie 12 est supporté à ses extrémités par des paliers montés dans le carter 66 et comporte un pignon de sortie 68 à l'une de ses extrémités.
deux cames 30 sont montées rotatives sur un support tubulaire 70 dont une extrémité forme un écrou vissé sur l'extrémité d' tige axiale filetée 32 dont l'autre extrémité porte une poulie 72 pignon ou analogue relié par une transmission synchrone 74 à l'actionneur 34 qui est déporté.
L'autre extrémité de l'élément tubulaire 70 est guidée sur une tige axiale 76 montée fixe en rotation sur une paroi du carter 66 et comportant une rainure longitudinale dans laquelle est engagé un ergot porté par l'élément tubulaire 70, pour immobiliser cet élément en rotation. Les tiges axiales 32 et 76 sont alignées, pratiquement bout à bout, à 'intérieur de l'arbre de sortie 12.
Ce montage permet de déplacer chaque came 30 entre les positions correspondant aux rapports de transmission 1, 3 et 5 pour l'une cames et aux rapports de transmission 2, 4 et pour l'autre came, ces positions étant indiquées par des chiffres entourés d'un cercle. Les chiffres non entourés de cercle indiquent les positions prises par une came quand c'est l'autre came agit sur des mécanismes de verrouillage unidirectionnel d'un pignon libre 26. Par exemple, le chiffre 2 situé entre les chiffres 1 et 3 inscrits dans des cercles indique la position de la came de gauche quand la came de droite est dans une position où les deux mécanismes de verrouillage unidirectionnel du pignon libre 26 du deuxième rapport de transmission sont en position de service, pour l'enclenchement de ce rapport de transmission.
Les petits traits intermédiaires entre les positions repérées par les chiffres correspondent à des positions intermédiaires occupées par les cames pendant un changement de rapport de transmission.

Claims (1)

  1. REVENDICATIONS 1 - Dispositif de transmission automatisée à engrenages, en particulier pour véhicule automobile, destiné ' relier un arbre moteur (10) et un arbre mené (12) et comprenant au moins un arbre d'entrée (18) , au moins un embrayage (E1) agencé entre l'arbre moteur (10) et l'arbre de sortie (12), des pignons menants (22) montés sur ledit arbre d'entrée (18) et des pignons menés (26) montés sur l'arbre de sortie (12), chaque pignon mené (26) étant constamment en prise avec un pignon menant (22) et définissant un rapport de transmission, un des pignons (22, 26) de chaque rapport étant solidaire de l'arbre (18) sur lequel il monté et l'autre pignon (26) de ce rapport étant libre en rotation sur son arbre (12), et des moyens de solidarisation sélective de chaque pignon libre (26) et de son arbre (12) pour l'enclenchement du rapport de transmission correspondant, caractérisé en ce les moyens de solidarisation sélective conprennent, pour au moins un pignon libre (26), deux mécanismes (28) de verrouillage unidirectionnel connandés, montés dans des sens opposés entre pignon libre (26) et son arbre (12) et pouvant chacun occuper deux positions, l'une de repos et l'autre de service dans laquelle il interdit une vitesse de rotation du pignon libre (26) inférieure ou supérieure respectivement, à la vitesse de rotation de son arbre, et des moyens mécaniques (30, 32) d'actionnement des mécanismes de verrouillage (28), ces moyens d'actionnement con-prenant des cames déplaçables en translation et/ou en rotation. 2 - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (36) de commande dudit embrayage et des moyens d'actionnement (30, 32, 34) permettant de changer de rapport de transmission sans interrompre la transmission d'un couple de rotation entre l'arbre moteur (10) et l'arbre " (12), le passage d'un premier à un second rapport de transmission comprenant le maintien en service d'un premier mécanisme et mise au repos du second mécanisme de verrouillage unidirectionnel du pignon libre dudit prunier rapport, la mise en service d'un premier mécanisme verrouillage unidirectionnel dudit second rapport, la mise au repos du second mécanisme de verrouillage unidirectionnel dudit premier rapport et la mise en service du second mécanisme de verrouillage unidirectionnel dudit second rapport. 3 - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce le passage d'un rapport de transmission à un autre comprend au moins une commande d'embrayage. 4 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend deux arbres d'entrée (18, 20) et embrayages (E1, E2) reliant chacun un arbre d'entrée à l'arbre moteur (10), les pignons menants (22, 24) des rapports de transmission étant montés en alternance sur les deux arbres entrée, par exemple les pignons (22) des premier, troisième et cinquième rapports sur le premier arbre d'entrée (18), et les pignons (24) des deuxième, quatrième et sixième rapports sur second arbre d'entrée (20). 5 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à caractérisé en ce que la séquence de commande des mécanismes (28) de verrouillage unidirectionnels est la même pour tous les changements rapport de transmission. 6 - Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que séquence de commande des mécanismes (28) pour le passage à un rapport inférieur est dans le sens inverse de la séquence pour un passage à un rapport supérieur. 7 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens (30, 32) d'actionnement des mécanismes (28) de verrouillage unidirectionnel des pignons libres sont pilotés par un actionneur unique (36). 8 - Dispositif selon l'une des revendications 2 à 7, caractérisé en ce que ledit premier mécanisme (28) est celui qui interdit une vitesse de rotation du pignon libre (26) supérieure à la vitesse de rotation de l'arbre (12) sur lequel est monté. 9 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le passage à un rapport superieur comprend le freinage de l'arbre d'entrée associé à ce rapport supérieur. 10 - Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que le passage à un rapport supérieur comprend le serrage progressif de l'embrayage associé à ce rapport supérieur. 11 Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le passage à un rapport inférieur comprend le desserrage progressif de l'embrayage associé au rapport supérieur. 12 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, quand le couple moteur est négatif au moment d'un changement de rapport, la commande comprend une commande du moteur augmenter sa vitesse de rotation et passer en couple moteur positif pendant au moins une partie du changement de rapport. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que la commande du passage d'un rapport de transmission à l'autre comprend conTrande du moteur pour l'annulation temporaire du couple moteur appliqué à l'arbre de sortie. 14 Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens d'actionnement des mécanismes de verrouillage unidirectionnel (28) comprennent au moins une came (30) montée sur ou à l'intérieur de l'arbre (12) portant lesdits pignons libres (26) et reliée par une tige axiale ) à un actionneur (34). 15 - Dispositif selon l'ensemble revendications 3 et 14, caractérisé en ce que les moyens d'actionnement conprennent deux cames (30), l'une pour la commande des mecanismes de verrouillage unidirectionnel des pignons libres (26) rapports dont les pignons menants sont sur le premier arbre entrée (18), et l'autre pour la conmnnande des mécanismes de verrouillage unidirectionnel des pignons libres (26) des rapports dont les pignons menants sont sur le second arbre d'entrée (20). 16 - Dispositif selon la revendication ou 12, caractérisé en ce que la ou chaque came (30) agit sur les mécanismes de verrouillage unidirectionnel (28) au moyen poussoirs (44) montés radialenent sur l'arbre (12) précité. 17 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les mécanismes 28) de verrouillage unidirectionnel sont agencés sur les côtés pignons libres (26) et comprennent des organes de verrouillage tels que des cliquets (42) associés à des ressorts de rappel (48) à des poussoirs (44) pour venir en butée sur des dentures (40) flancs des pignons libres ou pour s'écarter de ces dentures (40 respectivement. 18 - Dispositif selon la revendication 17, caractérisé en ce que les mécanismes de verrouillage (28) sont portés par des rondelles (52) solidaires en rotation de arbre (12) des pignons libres et intercalées entre les pignons libres. 19 - Dispositif selon l'une des revendications 14 à 18, caractérisé en ce que la ou chaque (30) est solidaire en rotation de l'arbre (12) sur lequel ou dans lequel elle est montée. 20 - Dispositif selon l'une des revendications 14 à caractérisé ce que la ou chaque came (30) est fixe en rotation. 21 - Dispositif selon l'une des revendications 11 à , caractérisé ce que la ou chaque came (30) est déplacée en translation axiale par un système vis-écrou, dont la vis est une tige axiale filetée (32) reliée à un actionneur (34), tel par exenple qu' moteur électrique, la came (30) étant portée par l'écrou (61) et étant mobile en rotation sur celui-ci, l'écrou étant immobilisé en rotation. 22 - Dispositif selon la revendication 21, caractérisé en ce que l'écrou (61) est guidé en translation et immobilisé en rotation sur une tige axiale fixe (76) qui s'étend dans le prolongement de la tige filetée (32). 23 - Dispositif selon la revendication 19, caractérisé en ce que l'actionneur (34) est relié à la ou à chaque came (30) l'arbre (12) par un engrenage épicycloïdal. 24 - Dispositif selon la revendication 19, caractérisé que l'actionneur (34) est relié à la ou à chaque came (30) et à l'arbre (12) par un double engrenage épicycloïdal. 25 - Dispositif selon l'une des revendications 14 à 24, caractérisé en ce que l'actionneur (34) est déporté et est relié par une transmission synchrone (74) à la ou à chaque came (30). 26 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les mécanismes (28) de verrouillage unidirectionnel d'un pignon libre sont montés axialement de part et d'autre de ce pignon libre (26). 27 - Dispositif selon l' des revendications 1 à 25, caractérisé en ce que les deux mécanismes (28) de verrouillage unidirectionnel d'un pignon libre (26) sont montés axialement sur un même côté de ce pignon. 28 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend un pignon de marche arrière monté sur l'arbre d'entrée (18) portant le pignon menant (22) du premier rapport de transmission, un pignon intermédiaire en prise avec le pignon de marche arrière et avec un pignon mené monté sur l'arbre de sortie (12), et des moyens commandés de solidarisation du pignon de marche arrière avec l'arbre d'entrée (18) ou du pignon mené avec l'arbre de sortie (12). 29 - Dispositif selon la revendication 28, caractérisé en ce que le pignon mené de marche arrière est l'un de ceux des rapports de transmission dont les pignons menants sont montés sur le second arbre d'entrée (20). 30 - Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit embrayage ou chaque embrayage (E1, E2) est un embrayage fonctionnant à 31 - Dispositif selon des revendications 3 à 29, caractérisé en ce qu'un embrayage précité (E1) est un embrayage fonctionnant à sec à l'extérieur carter (62) contenant les pignons (22, 24, 26) précités, l'autre embrayage (E2) précité est un embrayage multidisque dans l'huile logé à l'intérieur dudit carter (62).
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