FR2838497A1 - Unite de commande pour une boite de vitesses, ainsi qu'un arbre du levier de commande de changement de vitesses - Google Patents
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Abstract
Unité de commande pour une boîte de vitesses, comprenant un arbre de levier de commande de changement de vitesses pouvant tourner autour d'un axe et mobile le long de l'axe, comprenant au moins une broche de changement de vitesses qui, dans des positions de sélection prédéterminées, peut être déplacée dans une position de rotation moyenne de l'arbre du levier de commande de changement de vitesses, le long d'une grille de sélection, positions de sélection à partir desquelles la broche de changement de vitesses, lors d'une rotation de l'arbre du levier de commande de changement de vitesses, s'engrène dans des éléments de changement de vitesses prévus sur la boite de vitesses, pour le passage des vitesses de la boîte de vitesses, une unité de changement de vitesses au moyen de laquelle l'arbre du levier de commande de changement de vitesses est en prise, par rotation, avec un moteur de changement de vitesses, en étant mobile axialement, et une unité de sélection au moyen de laquelle l'arbre du levier de commande de changement de vitesses est en prise axiale, par un mouvement de torsion, avec un moteur sélecteur.
Description
linéaires. L' invention concerne une unité de commande pour une boîte de
vitesses, ainsi qu'un arbre du levier de commande de
changement de vitesses.
Sur des véhicules automobiles, en particulier des voitures de tourisme, les boîtes de vitesses automatisces sont adoptées de facon croissante. Ce faisant, la commande de la boîte de vitesses, effectuée normalement par la main actionnant le levier de changement de vitesses, est remplacée par une unité de commande qui actionne un arbre du levier de commande de changement de vitesses de la même façon que celle se produisant dans le cas de la commande manuelle. Les moteurs contenus dans l'unité de commande sont actionnés par un organe de commande, indépendamment d'états de fonctionnement du véhicule, par exemple tels que ceux concernant la vitesse, l'actionnement d'un accélérateur et le régime moteur respectif. Avec de telles boîtes de vitesses automatisées, on améliore non seulement le confort de conduite, mais la consommation est en outre diminuée car l'on roule davantage sur un rapport long favorable du point de vue
de la consommation en carburant.
Le but de l' invention est de réaliser une unité de commande compacte pour une boîte de vitesses, laquelle unité de commande peut être montée sur une boîte de vitesses, de facon avantageuse, comme une unité préalablement complètement
montée.
Le but venant d'être cité est atteint avec une unité de commande pour une boîte de vitesses qui comprend un arbre de levier de commande de changement de vitesses pouvant tourner autour d'un axe et mobile le long de l'axe, ledit arbre du levier de commande de changement de vitesses comprenant au moins une broche de changement de vitesses qui est mobile dans certaines positions de sélection prédéterminéss, le long d'une grille de sélection, dans une position de rotation moyenne de l'arUre du levier de commande de changement de vitesses, positions de sélection à partir desquelles la broche de changement de vitesses, lors d'une rotation de
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l'arbre du levier de commande de changement de vitesses, s'engrène dans des éléments de commande prévus sur la boîte de vitesses, pour le passage des vitesses, une unité de changement de vitesses au moyen de laquelle l'arbre du levier de commande de changement de vitesses, mobile axialement, est en prise rotationnelle avec un moteur de changement de vitesses, et une unité de sélection au moyen de laquelle l'arbre du levier de commande de changement de vitesses est
en prise axiale, par torsion, avec un moteur sélecteur.
De façon avantageuse, l'unité de changement de vitesses présente une tige filetée pouvant être entraînée en rotation par le moteur de changement de vitesses, tige filetée dont la rotation est transformée en un mouvement longitudinal d'un écrou de tige, lequel écrou de tige, par une denture s'étendant transversalement par rapport à sa mobilité linéaire, engrène sur une denture s'étendant dans la direction axiale de l'arbre du levier de commande de changement de vitesses, de sorte que l'arbre du levier de commande de changement de vitesses est mobile axialement par rapport à l'écrou de tige et peut être déplacé en torsion par
le déplacement de l'écrou de tige.
Pour des cas d' application déterminés, il convient de disposer un engrenage de réduction ou de démultiplication
entre le moteur de changement de vitesses et l'écrou de tige.
De façon avantageuse, l'unité de sélection comprend une bague de segment denté mobile en rotation sur l'arbre du levier de commande de changement de vitesses, mais est logée en étant fixe axialement, laquelle bague de segment denté présente une denture de segment s'étendant radialement, à inclinaison prédéterminée, denture de segment dans laquelle s'engrène une denture pouvant être entraînée en rotation par
le moteur sélecteur.
Pour le guidage de la bague de segment denté, une pièce de guidage fixée sur un carter de l'unité de commande
s' engage dans une rainure de la bague de segment denté.
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L'élément de guidage est. de façon avantageuse, un manchon qui loge un pignon configuré en comportant une denture circonférentielle et pouvant être entraîné par un
moteur sélecteur.
Dans un mode de réalisation préféré de l'unité de commande conforme à l' invention, la bague de segment denté comprend, pour un logement dans un carter de l'unité de commande, un chemin de roulement à billes dont l'inclinaison, dans des zones dans lesquelles des billes disposoes dans le chemin de roulement à billes sont en appui sur une surface intérieure solidaire du carter, est égale à l'inclinaison de
la denture de segment.
Le chemin de roulement à billes est. de façon avantageuse, conçu dans une bague en matière plastique qui
est disposée dans un épaulement de la bague de segment denté.
Dans un perfectionnement avantageux de l'unité de commande conforme à l' invention, un moyeu est relié fixement à l'arbre du levier de commande de changement de vitesses et, entre le moyeu et un pignon de changement de vitesses assurant un engrènement rotatif entre le moteur de changement de vitesses et l'arbre du levier de commande de changement de vitesses, sont disposés des ressorts qui précontraignent le pignon de changement de vitesses, dans une position de
rotation prédéterminée par rapport au moyeu.
De façon avantageuse, des cames sont configurées sur le pignon de changement de vitesses, lesquelles cames sont en prise avec des barres à ressorts précontraintes s'étendant de façon à peu près parallèle à l'axe de l'arbre du levier de commande de changement de vitesses, lesquelles barres à
ressorts sont logées dans le moyeu.
Une surface latérale extérieure du moyeu éloigné axialement du pignon de changement de vitesses constitue de façon avantageuse une surface d'appui pour la bague de
segment denté.
L'arbre du levier de commande de changement de vitesses est. de préférence, une pièce en matière plastique moulée par
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injection, dont les zones plus sollicitées mécaniquement sont constituéss par des parties tôlées qui sont introduites dans le moule, lors du moulage par injection, ou sont appliquées
sur la partie en matière plastique, moulée par injection.
De façon avantageuse, des goupilles de grille sont disposées, suivant un espacement axial, sur l'arbre du levier de commande de changement de vitesses et un disque annulaire entourant l'arbre du levier de commande de changement de vitesses est relié fixement au carter de l'unité de commande, lequel disque annulaire comprend une découpe que les goupilles de grille traversent lors d'un déplacement axial de l'arbre du levier de commande de changement de vitesses se trouvant dans une position d'un changement de vitesses neutre et qui, lors d'une position axiale de l'arbre du levier de commande de changement de vitesses correspondant à une grille de changement de vitesses et lors d'une torsion de l'arbre du levier de commande de changement de vitesses pour changer une vitesse, est logé à chaque fois entre deux goupilles de
grilles voisines.
De façon avantageuse, le disque annulaire est formé par la face frontale d'un cylindre en forme de pot, relié fixement au carter de l'unité de commande, cylindre sur la surface ciraonférentielle duquel est logée la bague de
segment denté.
La surface cTrconférentielle intérieure du disque annulaire sert de façon avantageuse au guidage de l'arUre du
levier de commande de changement de vitesses.
L'unité de commande conforme à l' invention, construite de façon extrêmement compacte, peut étre utilisce pour tous les types de boites de vitesses qui peuvent être commandées au moyen d'un élément qui est mobile dans une direction pour la présélection des vitesses et est mobile dans une direction perpendiculaire à l'autre direction pour le passage des vitesses. Un arbre du levier de commande de changement de vitesses tel qu'il est approprié, en particulier pour
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l'utilisation dans une unité de commande conforme à l' invention, est composé, de façon avantageuse, d'une pièce en matière plastique moulée par injection et d'une pièce de forme en tôle métallique. De façon avantageuse, une configuration de l'arbre du levier de commande de changement de vitesses est conformée en outre de manière telle qu'une partie tôlée cylindrique circulaire est reliée à la pièce en
matière plastique moulée par injection.
L' invention est expliquée par la suite, par exemple à
l' aide de dessins schématiques et à l' aide d'autres détails.
Dans ces dessins: La figure 1 montre un schéma caractéristique d'une boîte de vitesses à commande à main, La figure 2 montre, en coupe transversale, une bride d'une boîte de vitesses à commande à main, La figure 3 montre une vue d'ensemble d'une unité de commande conforme à l' invention, La figure 4 montre un schéma d'une unité de changement de vitesses, La figure 5 montre une coupe transversale partielle de l'unité de commande conforme à la figure 3, suivant la ligne de coupe V-V, La figure 6 montre un schéma d'une unité de sélection, La figure 7 montre une coupe longitudinale partielle de l'unité de commande selon la figure 3, La figure 8 montre une coupe transversale partielle de l'unité de commande selon la figure 3, suivant la ligne de coupe VIII-VIII, La figure 9 montre une vue latérale d'une bague de segment denté, La figure 10 montre un schéma pour expliquer une souplesse de changement de vitesses, La figure 11 montre une vue latérale d'une partie de l'arbre du levier de commande de changement de vitesses, La figure 12 montre une vue en perspective d'un moyeu,
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La figure 13 montre une vue latérale d'une partie de l'arbre du levier de commande de changement de vitesses comprenant une bague de segment denté, montée sur cette partie, La figure 14 montre une vue latérale en perspective d'une partie de l'arbre du levier de commande de changement de vitesses semblable à celle de la figure 13, en étant tournée cependant de 180 , La figure 15 montre un schéma servant à expliquer des éléments fonctionnels de l'arbre du levier de commande de changement de vitesses, La figure 16 montre une vue en perspective de l'arbre du levier de commande de changement de vitesses, Les figures 17 à 20 montrent des vues en coupe de l'arbre du levier de commande de changement de vitesses suivant la ligne de coupe X-X de la figure 3, pour expliquer quatre modes de réalisation différents, La figure 21 montre un schéma servant à expliquer le guidage de grille de l'arbre du levier de commande de changement de vitesses, La figure 22 montre une représentation en perspective d'une partie de l'arbre du levier de commande de changement de vitesses servant à expliquer le guidage de grille, et La figure 23 est une vue frontale de l'agencement selon
la figure 22, tournée à peu près de 180 .
Pour une meilleure compréhension de l' invention, on explique d'abord certains principes de base de boîtes de
vitesses en soi connues.
La figure 1 représente un schéma caractéristique de changement de vitesses d'une boîte de vitesses à commande à main, comprenant une grille de sélection 8 partant perpendiculairement par rapport aux grilles 10 de changement de vitesses, o dans la grille supérieure de changement de vitesses on peut passer la marche arrière, et dans les grilles suivantes de changement de vitesses, vers le bas, on peut passer les vitesses 1, 2, 3 et 4 ainsi que 5 et 6. Une
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broche de changement de vitesses ou un élément de commande doit être mobile de façon telle, qu'il suit le schéma de changement de vitesses, comme cela est en soi connu dans des dispositifs de commande pour des boîtes de vitesses à commande à main. L'espacement entre les grilles de changement de vitesses peut par exemple être seulement de 7,5 mm et l'espacement entre deux positions de changement de vitesses, à l'intérieur d'une grille de changement de vitesses, peut être, par exemple, simplement de 20 mm au niveau de la
fourchette de changement de vitesses.
La figure 2 montre une bride de fixation 12 de boîte de vitesses d'un carter de boîte de vitesses non représenté, à l'intérieur duquel (selon la figure 2, vers le bas) sont disposées des fourchettes de changement de vitesses 14 et 16 qui doivent être déplacées vers la gauche ou vers la droite, selon la figure 2, pour le passage d'une vitesse. La ligne en pointillés désigne l'axe d'un arbre du levier de commande de changement de vitesses, lequel axe traverse le carter de boîte de vitesses, à partir d'une unité de commande montée par bridage sur la bride 12, axe dont l'extrémité libre est logée en 18 sur le carter de la boîte de vitesses. Le
diamètre intérieur D de la bride est par exemple de 64 mm.
Pour l'unité de commande, on ne dispose, selon la figure 2, au-dessus de la bride 12, que d'un espace par exemple au
maximum de 100 mm.
La figure 3 montre une vue de dessus d'une unité de commande conforme à l' invention qui peut être montée par
bridage sur la bride de fixation 12 de boîte de vitesses.
L'unité de commande comprend un carter 20 sur lequel sont montés un moteur de changement de vitesses 22 et un moteur sélecteur 24 qui fonctionne, de façon expliquée par la suite, en association avec un arbre du levier de commande de changement de vitesses 26 dont l'extrémité libre 28 est logée en 18 (figure 2), sur le carter de boîte de vitesses (non
représenté), à l'état monté.
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Sur la figure 3, on voit en outre des broches de changement de vitesses 30 reliées fixement à l'arUre du levier de commande de changement de vitesses 26, broches de changement de vitesses dont une agit avec la fourchette de changement de vitesses 14 ou l'autre agit en association avec la fourchette de changement de vitesses 16 lors d'une position axiale correspondante de l'arbre du levier de
commande de changement de vitesses 26.
La figure 4 explique schématiquement la structure d'une unité de changement de vitesses 31 contenue dans l'unité de commande, unité de changement de vitesses au moyen de laquelle l'arbre du levier de commande de changement de vitesses 26 peut être en torsion autour de son axe longitudinal. Le moteur de changement de vitesses 22, par exemple un moteur électrique, entraîne, par rotation, une tige filetée 32 dont la rotation est transformée en une translation d'un écrou de tige 34 guidé sur le carter (non représenté sur la figure 4). La translation de l'écrou de tige 34 est transmise, par une denture 36 placée sur l'écrou de tige 34 et s'étendant traneversalement par rapport au déplacement de l'écrou de tige, à une denture extérieure 38 relice fixement à l'arbre du levier de commande de changement de vitesses 26, laquelle denture extérieure s'étend le long de l'arbre du levier de commande de changement de vitesses 26 de manière telle, que le mouvement de translation de l'écrou de tige 34 est transformé en une rotation de l'arbre du levier de commande de changement de vitesses 26, o l'arbre du levier de commande de changement de vitesses 26 peut être déplacé dans sa direction axiale. La broche de changement de vitesses peut, de cette facon, être en torsion autour de l'axe de l'arbre du levier de commande de changement de vitesses 26, de manière telle que les fourchettes de changement de vitesses 14 puissent être déplacées vers la gauche ou vers la droite.
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L'inclinaison de la denture ou du pas de filetage de la tige filetée 32 peut être si faible qu'un autoblocage se produit. Cela peut étre évité par le fait que l'inclinaison est augmentée et cette plus grande démultiplication de l'actionnement de la tige est compensée par un engrenage de réduction 40 entre le moteur de changement de vitesses 22 et la tige filetée 32. Dans l'exemple représenté, l'engrenage de réduction 40 est un engrenage planétaire. Il est entendu que l'engrenage de réduction peut étre également un engrenage
classique à roues droites.
La figure 5 explique plus précisément la structure de l'unité de changement de vitesses: un arbre d'entraînement 42 du moteur de changement de vitesses 22 est relié, par sûreté de forme, à un adaptateur 44. L'adaptateur 44 comprend une denture extérieure qui, en tant que roue solaire, est en prise avec des roues planétaires 46. Les roues planétaires 46 sont réalisées comme des pièces frittées dont le matériau de base poreux est mélangé à de la matière plastique ou à des matériaux contenant du graphite, pour obtenir des qualités de paliers à glissement dans leur perçage central. De ce fait, il est possible de loger les roues planétaires 46 directement sur des goupilles supports 48 qui sont engagées dans une cage support 50 jusqu'à ce qu'elles soient en appui sur un épaulement 52. La partie saillante cylindrique sur le côté placé à l'opposé de l'épaulement 52 est comprimée, de sorte qu'il se forme un bourrelet 54 qui sert de sécurité de la goupille support 48 par rapport à la cage support 50. En variante, un bourrelet peut être comprimé des deux côtés de
la goupille support 48.
La cage support 50 est. de façon avantageuse, réalisée comme une pièce en matière plastique et est reliée à la tige filetée 32, par sureté de forme, par exemple par une denture cannelée. La cage support 50 est logée de façon flottante dans sa position axiale. De ce fait, la cage support peut, sur un côté, étre contiguë à une surface 56, et, de l'autre
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côté, à une surface 58. Dans ce cas, la matière plastique
agit comme palier à glissement axial.
Les roues planétaires 46 sont en prise avec une roue creuse 60 qui est reliée fixement au carter 20, par une sécurité antitorsion 62. La réalisation de la roue creuse 60 comme une pièce en matière plastique offre les possibilités suivantes pour le montage: - La longueur de guidage A peut être réalisée de façon relativement imprécise lors de la fabrication. De ce fait, il en résulte, après le montage, dans le pergage 64 du carter, une partie saillante axiale qui est réglée, par compression à chaud, au niveau de hauteur de la surface de bride 66. Ici, un espace libre 68 sert de réservoir pour recevoir le volume comprimé. IS - La représentation a montre la réalisation de la roue creuse 60 telle qu'elle est obtenue après fabrication. En bas, on voit une modification de géométrie qui est produite à l ' aide du montage d' un palier 70. Par une compression à chaud, dans le sens axial, un bourrelet est comprimé et fixe
axialement le palier 70 (représentation L).
- Les procédés indiqués de la compression à chaud ont l'avantage que l'on peut se passer d'une bague de sécurité pour le palier 70. En outre, on obtient une grande précision de position sur la surface de bride 66, bien que la dimension
A puisse être produite de façon relativement imprécise.
- I1 est en outre avantageux que le palier 70 soit engagé sur la tige filetée 32 et soit maintenu, dans une position fixe, des deux côtés, par un bourrelet roulé. La géométrie de la tige elle-même est réalisée à filetage simple ou multiple et est décrite, dans la coupe frontale, par des développantes. Un diamètre 72 sert de surface de palier libre et vient en appui dans le carter 20. Un palier à glissement
74 est enfoncé entre le carter 20 et le diamètre 72.
L'écrou de tige 34 est une pièce en matière plastique 3s qui comprend, disposée latéralement, la denture 36 (figure 4). Sur le côté placé à l'opposé, deux rainures 76 (figure 7) sont pratiquées, dans lesquelles deux goupilles 78 guident l'écrou de tige 34 et servent de séaurité antitorsion. Les goupilles 78 sont enfoncées fixement dans le carter 20, de façon avantageuse perpendiculairement à l'axe de rotation de l'arbre du levier de commande de changement de vitesses 26 et de l'écrou de tige 34. La surface 80 (figure 7) présente, dans des conditions normales de fonctionnement, un faible espacement par rapport au perçage 82 du carter. Sous l'effet d'une charge par à-coups, un composant de force de la denture 36 oblige la tige filetée 32 à effectuer une flexion. Cette flexion est minimisée par le fait que la surface 80 vient en appui sur le perçage 82 du carter et empêche ainsi cette
contrainte forcée.
Le pignon de changement de vitesses 84 doté de la denture radiale s'étendant axialement est relié fixement à l'arbre du levier de commande de changement de vitesses 26, dont il est solidaire en rotation, et transmet le couple démultiplié, à l'arbre du levier de commande de changement de vitesses 26. De façon avantageuse, le diamètre de développante correspond au diamètre efficace d' application de
force au niveau de la broche de changement de vitesses 30.
Par la suite, on explique, à l'aide de la figure 6, le schéma de l'unité de sélection 85 avec laquelle une rotation introduite par le moteur sélecteur 24 est transformoe en un déplacement axial de l'arbre du levier de commande de
changement de vitesses 26.
A partir des exigences d' interface dans la boîte de vitesses, la broche de changement de vitesses 30 doit garantir qu'à l'intérieur de la position neutre des fourchettes de changement de vitesses 14 ou 16, chaque position queleanque de la grille de changement de vitesses est atteinte en tant que pur déplacement de course. Cette exigence est connue d'après des dispositifs manuels de commande. Ce qui est spécifique pour l' application dans une boîte de vitesses automatisée concerne aussi l' exigence stipulant que la hauteur de grille doit être détectée, à
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l'intérieur d'une grille de changement de vitesses, par de faibles trajectoires de course. Pour ce faire, une broche 86 est poussce, avec une force environ de 500 N. contre la
délimitation fixe de la grille.
S Des variables d'entrée sont l' angle de rotation et le couple du moteur sélecteur 24. Les variables de sortie sont le déplacement de course et la force appliquce sur la broche
de changement de vitesses 30.
Les exigences s'appliquant à l'unité de sélection sont satisfaites en utilisant une denture de segment 88 s'étendant radialement, suivant un angle d'inclinaison constant, denture de segment avec laquelle le moteur sélecteur 24, configuré comme un moteur électrique, engrène sur une denture 90 à pignons droits. La denture de segment 88 est configurée sur une bague 92 de segment denté qui est positionnée en étant librement mobile ou en pouvant tourner dans la direction circonférentielle, mais en étant positionnée fixement dans la direction axiale, et logée sur l'arbre du levier de commande de changement de vitesses 26. Une goupille 94 fixée dans le carter 20 sert au guidage et à l'appui de la bague 90 de segment denté lorsque le couple du moteur sélecteur 24 est appliqué à la denture de segment 88, via la denture à pignons droits 90. La géométrie de guidage 96 et la denture de
segment 88 suivent la même inclinaison circonférentielle.
L' angle de rotation est transformé en déplacement de course dans l'arbre du levier de commande de changement de vitesses 26. La transformation du couple en force au niveau de l'arbre du levier de commande de changement de vitesses 26 résulte du rapport existant entre l' angle de rotation au niveau du moteur sélecteur 24, et la hauteur d'inclinaison au niveau de la denture de segment 88. La structure de l'unité de sélection est expliquse par la suite de façon plus détaillée,
à l' aide des figures 7 à 9.
L'arbre d'entraînement 98 du moteur sélecteur 24 est relié par sûreté de forme (correspondant à la denture à pignons droits de la figure 6), à un adaptateur 100 qui
î3 2838497
comprend une denture extérieure 102 qui engrène sur la denture de segment 88. Dans le carter 20, un manchon 104 est solidement enfoncé, lequel manchon forme un palier à glissement pour l'adaptateur 100 formant un pignon d'entraînement. Une extrémité avant du manchon 104 va jusqu'à une rainure 106 d'un autre manchon 108 qui est relié fixement à la denture de segment 88 et forme, avec cette denture, la bague de segment denté 92 (figure 6). De cette façon, le manchon 104 supporte la force de sélection agissant sur l'arbre du levier de commande de changement de vitesses 26 et
forme la goupille 94 de la figure 6.
Comme on le voit d'après la figure 9, la denture de segment 88 est configurée au niveau d'une "paroi latérale" de la rainure 106, en étant légèrement décalée vers l'intérieur
dans le sens radial.
Comme on le voit sur la figure 7, un cylindre 110 en forme de pot, à diamètre extérieur, est enfoncé dans le carter 20. Le manchon 104 (figure 8) pénètre dans un percjage 112 et assure ainsi la position axiale du cylindre 110 dans le carter 20. Le diamètre intérieur du cylindre 110 présente une surface de tôle étirée et lisse et sert de surface de roulement pour l'appui d'un guidage 114 d'un chemin de roulement à billes. Pour ce faire, il est nécessaire d'avoir, au niveau du diamètre intérieur du cylindre, une dureté de surface - dite dureté Rockwell - comprise entre environ 58 et
64 HRC. Le guidage de chemin de roulement à billes 114 est.
comme une bague 116 en matière plastique, appliqué par injection sur un épaulement 118 du manchon 108, de sorte que le diamètre extérieur de la couche de matière plastique ou de la bague 116 en matière plastique et le diamètre extérieur du manchon 108 forment une surface plane. Dans la bague 116 en matière plastique, on introduit un chemin de roulement à billes 120 qui s'étend dans des zones porteuses 122, le chemin de roulement ayant la même inclinaison que la denture de segment 88. Dans ces zones, la bille roule sur l' épaulement 118, à l' intérieur dans le sens radial, et, à
4 2838497
l'extérieur dans le sens radial, sur le diamètre intérieur du cylindre 110. Les deux surfaces de roulement présentent les mêmes surfaces métalliques lisses pour supporter des forces de palier statiques et dynamiques. Des zones de retour 124 s sont disposées entre les zones porteuses 122, zones de retour dont l' angle d'inclinaison est choisi en étant plat de façon appropriée, de sorte que les billes peuvent déborder sans entrave. Dans les zones de retour, les billes ne sont pas porteuses, c'est-à-dire que la surface d'appui se trouvant à l'intérieur, dans le sens radial, s' applique sur un plus
petit diamètre que dans les zones porteuses 122.
En outre, il convient d'indiquer aussi qu'une bride d'embase 126 (figure 7) du manchon 108 peut se déplacer librement dans la direction circonférentielle et que, dans la direction axiale, la bride d'embase est encastrée et fixe, entre un épaulement 126 formé sur l'arbre du levier de commande de changement de vitesses 26, et une unité 128 de souplesse de changement de vitesses relice fixement à l'arbre du levier de commande de changement de vitesses 26, laquelle unité de souplesse de changement de vitesses est expliquée
par la suite.
La bague 92 de segment denté, composce de la denture de segment 88 et du manchon 108, est fixce de cette façon, en étant mobile en torsion et fixe axialement sur l'arbre du
levier de commande de changement de vitesses 26.
L'arbre du levier de commande de changement de vitesses 26 peut ainsi être déplacé axialement par la commande du moteur sélecteur 24 et, indépendamment de ce déplacement axial, être en rotation autour de son axe grâce à la commande
du moteur de changement de vitesses 22.
Par la suite, on explique, à l' aide de la figure 10, la structure et lefonctionnement de l'unité 128 de souplesse de changement de vitesses qui, fonctionnellement, correspond à l'état actuel de la technique. L'unité 128 de souplesse de changement de vitesses se trouve entre le pignon de changement de vitesses 84 configuré avec la denture 38
2838497
s'6tendant azialement, et 1'arbe du levier de commande de changenent de vitesses 26. Un moyeu 130 est reliA fizement 1'abre du levier de commande de changement de vitesses 26 et tOUrnit un logement pour la prcontrainte de ressorts 132. Le pignon 84 introduit le flux de torce dans les ressots prAcontraints 132, via des ergots d'entralnement 134. Si une rAsistance s'exerce au niveau de la boche de changement de vitesses 130, les ressort sont comprimAs, de fagon correspondant A leur ligne caractAristique. En mme temps, des flancs 136 sont entralnAs aussi en torsion par les ergots 134, jusqu'A ce que des butAes 138 soient atteintes. I1 se produit alors une liaison par sOretA de forme entre l'arUre du levier de commande de changement de vitesses 26 et le pignon de changement de vitesses 84, car les butAes 138 sont n reliAes fixement 1'arbre du levier de commande de changement de vitesses 26. parti de ce moment-1A, plus
aucune Anergie n'est accumulAe dans les ressorts 132.
A l' aide des figures 11 14, on explique par la suite, de maniAre plus pAcise, la structure de l'unitA de souplesse
de changement de vitesses.
Au niveau du pignon du changement de vitesses 84, se trouvent les cames 140 fomant les ergots d'entralnement 134 (figure 10), lesquelles cames sont en prise avec des barres ressorts 142 formant les ressorts 132 de la figure 10. Le pignon de changement de vitesses 84 se compose, de maniAre idale, d'un matAriau frittA. En variante, il est possible d'utiliser Agalement une matiAre platique renforcAe. [e moyeu 130 sert au logement et la prAcontrainte des barres ressorts 142. Sur la figure 12, on reprAsente des fenAtres de logement 144. Dans leur zone infArieure, les fenatres de logement 144 ont divisAes en deux segments 146 pour assurer un encastrement fixe des barres ressorts 142. Des flancs 148 forment un appui pour les bares ressorts 142 ayant tendance s'Acarter. De ce fait, les barres ressots 142 sont prAcontraintes un certain niveau de force. GrAce la denture d' entralnement 150, la force des ressorts s 'applique i6 2838497 sur l'arbre du levier de commande de changement de vitesses 26. Le moyeu 130 peut, en variante, être configuré comme un élément de l'arbre du levier de commande de changement de vitesses 26, sous la forme d'une pièce en matière plastique
S moulée par ingection.
La surface latérale 152 sert, lors des passages de vitesses, de surface support à glissement pour supporter la rotation de l'arbre du levier de commande de changement de vitesses 26. Le diamètre intérieur 154 de la bague de segment lO denté 90 (figure 13) agit comme une surface support opposée, laquelle bague de segment denté est l'élément de transmission pour le mouvement de sélection. Il est par conséquent avantageux de produire le moyeu 130 dans un matériau ayant des propriétés de palier lisse, par exemple comme une pièce
en matière plastique moulée par ingection.
Les barres à ressorts 142 (figure 11) sont configurées comme des supports solidement encastrés sur un côté. De manière idéale, les barres individuelles sont reliées entre elles par des ergots 156. Ce faisant, il est absolument nécessaire qu'un ergot 156 soit fixé solidement entre le segment 158 (figure 12) et la surface 160 de l'arbre du
levier de commande de changement de vitesses.
La figure 14 montre un segment 162 qui réalise la délimitation pour l' angle de torsion à l'intérieur de la ligne caractéristique du ressort. Par des vides 164, les cames 140 (figure 11), qui correspondent à la surface 166,
arrivent à former les barres à ressorts précontraintes 142.
En procédant ainsi, on obtient un angle de torsion pour la fixation des barres à ressorts 142 à l'intérieur de la dimension 168. Si les cames 140 sont en appui, après la torsion, sur les surfaces 168, le couple est transmis, par sûreté de forme, à l'arbre du levier de commande de
changement de vitesses 26, par la denture d'entraînement 150.
Le segment 162 est une pièce frittée distincte et peut étre réalisé comme un composant de l'arUre du levier de
commande de changement de vitesses 26.
17 2838497
Au total, on obtient ainsi, avec l'unité de souplesse de changement de vitesses décrite, une capacité de torsion limitée entre le pignon de changement de vitesses 84 et le moyeu 130 ou l'arbre du levier de commande du changement de
S vitesses 26 relié fixement au moyeu.
A l' aide de la figure 15, on explique par la suite, les fonctions de base de l'arbre du levier de commande de changement de vitesses concernant la fonctionnalité de passage des vitesses et de verrouillage avec et sans interverrouillage actif factive interlock), telles qu'elles sont en soi connues d'après l'état actuel de la technique. La délimitation inférieure et supérieure pour la trajectoire de sélection sur toutes les grilles est définie par la broche de changement de vitesses 30, par un épaulement 170 de l'arbre du levier de commande de changement de vitesses et par une butée 172 solidaire du carter. L'arbre du levier de commande de changement de vitesses 26 peut se déplacer à l'intérieur de la dimension prédéterminée 174 de l'épaulement 170 de l'arbre du levier de commande de changement de vitesses et de
la broche de changement de vitesses 30.
A l'aide des figures 16 à 20, on explique de façon plus précise la structure de l'arbre du levier de commande de
changement de vitesses 26.
L'arbre du levier de commande de changement de vitesses 2s 26 se compose, de façon avantageuse, d' au moins une pièce en matière plastique 176 moulée par injection. Des surfaces fonctionnellement davantage sollicitées, telles que celles concernant les broches de changement de vitesses 30, les surfaces 178 et les bords 180 qui sont en appui sur les fourchettes de changement de vitesses ou les guidages (figure 2), sont de préférence en métal ayant une bonne qualité de surface. La zone centrale 182 peut être remplie pour augnenter la rigidité en torsion. La zone 182 ainsi que des surfaces de blocage 184 et 186 sont réalisées, de façon 3s avantageuse, à nervures. De ce fait, on augmente la rigidité et on diminue le retrait lors du moulage par injection. La
18 2838497
surface latérale de l'extrémité avant 28 de l'arbre du levier de commande de changement de vitesses sert au logement sur le carter de la boîte de vitesses. Cette zone, comme d'autres zones, peut être insérée, lors du moulage par injection, sous forme de tuyau ou de tige 188 en acier. Suivant la longueur du matériau de la tige, l'ancrage peut se trouver à proximité de la broche inférieure ou supérieure de changement de vitesses. Les figures 17 à 20 montrent, en coupe traneversale, quatre variantes de réali sat ion des zones davantage sollicitées, telles que celles concernant la broche de changement de vitesses 30 et la surface 178. Comme principe de base, il est prévu d'utiliser des tôles étirées ou estampées qui, lors du moulage par injection, sont introduites sous la forme de segments ou sont appliquées, par exemple clipsées, sur le corps de base, moulé par injection,
de l'arbre du levier de commande de changement de vitesses.
La figure 17 montre une variante dans laquelle un segment en tôle 189 est fabriqué dans sa totalité par
déformation plastique et introduit dans le moule à injection.
Il est prévu, dans les zones B et C, des ouvertures en forme de fenêtre qui conduisent à l'ancrage entre le corps de base 176 de l'arUre du levier de commande de changement de
vitesses 26, et le segment en tôle 189.
Dans le cas du mode de réalisation selon la figure 18, le segment en tôle 190 est fabriqué en deux parties D qui sont reliées entre elles par une soudure au laser 192. La jonction avec le corps de base 176 a lieu comme dans le cas
de la figure 17.
Dans le cas du mode de réalisation selon la figure 19, le segment en tôle 189 est fabriqué, dans sa totalité, en étant clipsé dans un creux E du corps en matière plastique
176, moulé par injection.
Dans le cas de la réalisation selon la figure 20, deux parties symétriques 194, en tôle, sont introduites dans des rainures G configurces sur le corps de base en matière i9 2838497 plastique et s'étendent dans la direction longitudinale de
l'arbre du levier de commande de changement de vitesses 26.
La réalisation de l'arbre du levier de commande de changement de vitesses 26, sous forme de pièce moulée par injection, fournit comme avantage, par comparaison avec une réalisation en acier, une diminution extrêmement importante en poids et une réduct ion ext rêmement impo rtante de s coût s de fabrication. Grâce aux nervures et à la formation de certaines surfaces et de certains bords en tôle, on peut obtenir les mêmes qualités concernant les conditions de rigidité et de solidité ainsi que les qualités de durabilité, comme dans le cas d'un arUre du levier de commande de
changement de vitesses de type classique, en acier.
Pour la précision du passage des vitesses, un guidage net de l'arbre du levier de commande de changement de vitesses est nécessaire, de manière telle que la broche de changement de vitesses 30 puisse être déplacée de façon sûre dans les différentes grilles de changement de vitesses, dans lesquelles sont disposées les fourchettes de changement de vitesses. Pour ce guidage, selon la figure 21 qui, dans la moitié supérieure, montre schématiquement une vue de dessus et, dans la moitié inférieure, montre schématiquement une coupe transversale, des goupilles 196 sont disposces sur l'arbre du levier de commande de changement de vitesses 26, suivant un espacement axial l'une par rapport à l'autre. La quantité de goupilles est plus grande de 1 que la quantité des grilles possibles de changement de vitesses de la boîte de vitesses. L'espacement moyen entre deux goupilles voisines 196 correspond exactement à l'espacement de deux grilles
voisines 198 de changement de vitesses.
Lors de la rotation de l'arbre du levier de commande de changement de vitesses 26, deux goupilles voisines 196 entourent un disque annulaire 200 ou prennent entre elles le disque annulaire 200 qui est relié fixement au carter 20 de 3s la boîte de vitesses. En procédant ainsi, le déplacement, en direction axiale, est bloqué pour l'arbre du levier de
2838497
commande de changement de vitesses 26, et on est sûr que la broche de changement de vitesses ne se trouve que dans une
grille de changement de vitesses 198.
A l'aide des figures 22 et 23, on explique de façon plus précise l'unité fonctionnelle, décrite, du guidage de la grille. Des goupilles cylindriques 196 sont moulées à la presse ou moulées par injection dans l'arbre du levier de commande de changement de vitesses 26. Les goupilles sont, de façon avantageuse, en métal. L' axe des goupilles 196 coupe l' axe de l'arbre du levier de commande de changement de vitesses 26, de sorte que les deux axes ont le même point central de rotation. Une partie cylindrique 202 du carter est relice fixement au carter 20 de l'unité de commande ou est configuré en formant une seule pièce avec le carter. L'extrémité frontale, représentée, de la partie cylindrique 202 du carter forme au total le disque annulaire 200 qui comprend une découpe 204 à travers laquelle les goupilles 196 peuvent se déplacer lorsque l'arbre du levier de commande de changement de vitesses 26 se trouve dans une zone de position de rotation prédétermince. Le diamètre intérieur de la partie 202 du carter ou du disque annulaire 200 est configuré de façon telle, qu'il guide l'arbre du levier de commande de
changement de vitesses.
La largeur de la découpe 204 est au moins aussi grande que le diamètre des goupilles 196. Lorsque l'arbre du levier de commande de changement de vitesses 26 est en torsion, deux goupilles voisines 196 prennent entre elles le disque annulaire 200, de sorte que l'arbre du levier de commande de changement de vitesses 26 ne peut plus alors être déplacé axialement. La largeur ou la zone angulaire de la découpe 204 peut être en relation avec ce que l'on appelle un interverrouillage actif (active interlock), de manière telle que, indépendamment du plan de grille de changement de vitesses, dans lequel se trouve le doigt de changement de vitesses, chaque vitesse engagée est libérce par rotation à l'intérieur de la plage angulaire de la découpe 204. La plage angulaire de la découpe 204 de la figure 22 est symétrique par rapport à la position neutre du doigt de changement de
vitesses entre deux grilles de changement de vitesses.
Selon la figure 23, l' angle de pivotement 2a non indiqué sur la figure 22 peut être divisé de moitié et peut être disposé de facon asymétrique par rapport à la figure 22 ou être disposé dans une moitié de la découpe 204 de la figure 23. Sur un côté, l' angle (figure 23) vient en limite de la position neutre et est égal à l' angle de pivotement augmenté du diamètre des goupilles 196. La configuration de la découpe 204 (figure 23) , asymétrique par rapport à la position neutre, a, pour la commande de l'arUre du levier de commande de changement de vitesses 26, l'avantage que la position sur neutre, au milieu, peut être
détectée comme une butée, par les goupilles 196.
La réalisation décrite du guidage de grilles a l'avantage que des éléments existants peuvent être utilisés fonctionnellement (la partie cylindrique 202 du carter et, de facon avantageuse, le cylindre 110 décrit à l' aide de la figure 7). L'espace existant est de ce fait utilisé de façon
optimale. On n'a besoin que d'un minimum de composants.
Il est entendu que l'exemple de réalisation décrit peut être modifié de bien des facons et des caractéristiques décrites peuvent être présentes, individuellement, ou suivant une combinaison différente. La déposante se réserve le droit de revendiquer l'étendue de la protection pour des caractéristiques individuelles, même sans combinaison avec d' autres caractéristiques, par exemple d' étendre la protection également à un procédé de fabrication de l'arbre du levier de commande de changement de vitesses sous forme de
pièce composite.
Les revendications fournies avec la demande sont des
propositions de formulations, sans préjuger d'une protection
22 2838497
étendue conférée par le brevet. La déposante se réserve le droit de revendiquer d'autres combinaisons de caractéristiques divulguées jusqu'à présent seulement dans la
description et / ou dans les dessins.
Des renvoi s uti l i sés dans de s sous -revendi cat ions font référence à l'autre configuration de l'objet de la revendication principale, par les caractéristiques de la sous -revendi cat ion respect ive; ces renvoi s ne doivent pas être interprétés comme étant une renonciation à l'obtention d'une protection indépendante de l'objet pour les combinaisons de caractéristiques contenues dans les sous
revendications ayant fait l'objet de ces renvois.
Etant donné que les objets des sous-revendications
peuvent constituer des inventions distinctes et indépendantes en faisant rétérence à l'état de la technique à la date de priorité, la déposante se réserve le droit d'en faire l'objet
de revendications indépendantes ou d' en faire des
déclarations de division. En outre, ces objets peuvent contenir également des inventions indépendantes qui montrent une conformation indépendante des objets des sous
revendications précédentes.
Le s exemples de réali sat ion ne doivent pas êt re interprétés comme étant une limitation de l' invention. Bien plus, de nombreux changements et de nombreuses modifications sont possibles dans le cadre de la présente divulgation, tels que des variantes, des éléments, des combinaisons et / ou des matériaux que l'homme de l'art peut utiliser, par exemple, en vue de résoudre le problème, en combinant ou en modifiant des caractéristiques ou des éléments ou des étapes de procédés, pris individuellement, en association avec des modes de
réalisation ainsi qu'avec des revendications, décrits dans la
description générale et contenus dans les dessins, et qui
conduisent ainsi à un nouvel objet ou à de nouvelles étapes de procédés ou à de nouvelles suites d'étapes de procédés, par des caractéristiques pouvant être combinées, même là o
23 2838497
elles concernent des procédés de fabrication, de contrôle et
de travail.
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Claims (17)
1. Unité de commande pour une boîte de vitesses, comprenant: - un arbre de levier de commande de changement de vitesses (26) en rotation autour d'un axe et mobile le long de l'axe, comprenant au moins une broche de changement de vitesses (30) qui est mobile dans des positions de sélection prédéterminces, le long d'un grille de sélection, dans une position de rotation centrale de l'arbre du levier de commande de changement de vitesses, positions de sélection à partir desquelles la broche de changement de vitesses, lors d'une rotation de l'arbre du levier de commande de changement de vitesses, vient en prise dans des éléments de changement de vitesses prévus sur la boîte de vitesses et servant au passage des vitesses de la boite de vitesses, - une unité de changement de vitesses au moyen de laquelle l'arbre du levier de commande de changement de vitesses est mobile dans le sens axial et en prise, par rotation, avec un moteur de changement de vitesses, et - une unité de sélection au moyen de laquelle l'arbre du levier de commande de changement de vitesses est en prise axiale avec un moteur sélecteur, par mouvement de torsion.
2. Unité de commande selon la revendication 1, o l'unité de changement de vitesses (31) comprend une tige filetée (32) entrainée en rotation par le moteur de changement de vitesses, tige filetée dont la rotation peut étre transformée en un déplacement longitudinal d'un écrou de tige, lequel écrou de tige s'engrène, par une denture 3s s'étendant transverealement par rapport à sa capacité de déplacement linéaire, avec une denture s'étendant dans
2838497
une direction axiale de l'arbre du levier de commande de changement de vitesses, de sorte que l'arbre du levier de commande de changement de vitesses peut être déplacé axialement par rapport à l'écrou de tige et être en rotation par déplacement de l'écrou de tige.
3. Unité de commande selon la revendication 2, o un engrenage de réduction ou de démultiplication (40) est disposé entre le moteur de changement de vitesses (22) et
la tige filetée.
4. Unité de commande selon l'une des revendications 1 à 3,
o l'unité de sélection (85) comprend une bague (92) de segment denté, logée en rotation sur l'arUre du levier de commande de changement de vitesses mais non mobile axialement, laquelle bague de segment denté comprend une denture de segment s'étendant radialement et ayant une inclinaison prédéterminée, denture de segment dans laquelle s'engrène une denture pouvant être entraînce en
rotation par le moteur sélecteur.
5. Unité de commande selon la revendication 4, o, pour le guidage de la bague (92) de segment denté, un élément de guidage monté fixement sur un carter de l'unité de commande s' engage dans une rainure (106) de la bague de
segment denté.
6. Unité de commande selon la revendication 5, o l'élément de guidage est un manchon (108) qui loge un pignon (100) pouvant être entraîné en rotation par le moteur sélecteur
et configuré en ayant une denture périphérique.
7. Unité de commande selon l'une des revendications 4 à 6,
o la bague de segment denté comprend, pour son logement dans un carter (20) de l'unité de commande, un chemin de roulement à billes (120) dont l'inclinaison, dans des
26 2838497
zones dans lesquelles des billes disposces dans le chemin de roulement à billes sont en appui sur une surface intérieure solidaire du carter, est égale à l'inclinaison
de la denture de segnent.
8. Unité de commande selon la revendication 7, o le chemin de roulement à billes est configuré dans une bague (116) en matière plastique qui est disposée dans un épaulement
(118) de la bague de segment denté.
9. Unité de commande selon l'une des revendications 1 à 8,
o un moyeu est relié fixement à l'arbre du levier de commande de changement de vitesses et o des ressorts (132; 142) sont disposés entre le moyeu et un pignon de ls changement de vitesses assurant l'entraînement par rotation entre le moteur de changement de vitesses et l'arbre du levier de commande de changement de vitesses, le squel s res sorts précontraignent le pignon de changement de vitesses, dans une position de rotation prédéterminée
par rapport au moyeu.
10. Unité de commande selon la revendication 9, o des cames (140) sont configurces sur le pignon de changement de vitesses, lesquelles cames sont en prise avec des barres à ressorts (142), précontraintes, s'étendant à peu près parallèlement à l'axe de l'arbre du levier de commande de changement de vitesses, lesquelles barres à ressorts sont
logées dans le moyeu.
11. Unité de commande selon les revendications 4 et 10, o
une surface latérale extérieure (152) du moyeu (130) éloigné axialement du pignon de changement de vitesses
forme une surface d'appui pour la bague de segment denté.
3s
12. Unité de commande selon l'une des revendications 1 à 11,
o l'arbre du levier de commande de changement de
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vitesses (26) comprend une pièce en matière plastique (176) moulée par ingection dont des zones davantage sollicitées mécaniquement sont formées par des parties en tôle qui sont introduites dans le moule lors du moulage par ingoction ou sont appliquées sur la pièce finie en
matière plastique moulée par injection.
13. Unité de commande selon l'une des revendications 1 à 12,
o des goupilles (196) sont disposoes sur l'arbre du levier de commande de changement de vitesses, suivant un espacement axial, et sont reliées fixement à un carter de l'unité de commande, un disque annulaire (200) entourant l'arbre du levier de commande de changement de vitesses, lequel disque annulaire comprend une découpe à travers laquelle les goupilles pénètrent au cours d'un déplacement axial de l'arbre du levier de commande de changement de vitesses se trouvant en position neutre de changement de vitesses et ledit disque annulaire est pris à chaque fois entre deux goupilles de grilles voisines lors d'une position axiale de l'arbre du levier de commande de changement de vitesses correspondant à un passage de vitesses et lors d'une rotation de l'arbre du levier de commande de changement de vitesses, pour passer
une vitesse.
14. Unité de commande selon les revendications 4 et 13, o le
disque annulaire est formé par la face frontale d'un cylindre (110; 202) en forme de pot relié fixement au carter de l'unité de commande, cylindre sur la surface circonférentielle intérieure duquel est logée la bague de
segment denté.
15. Unité de commande selon la revendication 13 ou 14, o la surface circonférentielle intérieure du disque annulaire (192) sert au guidage de l'arbre du levier de commande de
changement de vitesses (26).
28 2838497
16. Arbre de levier de commande de changement de vitesses, en particulier pour une unité de commande selon la revendication 1, lequel arUre du levier de commande de changement de vitesses (26) est composé d'au moins une pièce en matière plastique (176) moulée par injection et
d'une pièce de forme en tôle métallique.
17. Arbre de levier de commande de changement de vitesses selon la revendication 16, o au moins une partie métallique (188) cylindrique circulaire est reliée à la
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