1 Actionneur de passage de vitesses pour boîte de vitesses robotisée.1 Shift actuator for robotic gearbox.
L'invention concerne le domaine des boîtes de vitesses robotisées et en particulier des actionneurs de passage de vitesses pour boîtes de vitesses à arbres parallèles. Les boîtes de vitesses à arbres parallèles sont munies de pignons fous et de synchroniseurs pour solidariser la rotation du pignon fou. Des synchroniseurs sont reliés par des fourchettes à un corps de commande interne présentant un mouvement de passage et un mouvement de sélection. Le mouvement de sélection permet de choisir la fourchette sur laquelle agir pour passer une vitesse. Le mouvement de passage permet de pousser ou tirer la fourchette choisie pour actionner le synchroniseur correspondant. Dans une boîte de vitesses robotisée, les mouvements de passage et de sélection sont générés par des moteurs de commande. Le mouvement de passage est une translation de course réduite et d'effort à transmettre au synchroniseur assez important de sorte que les moteurs de commande sont généralement associés à un mécanisme de démultiplication de mouvements rotatifs et à un moyen de transformation de rotation en translation. The invention relates to the field of robotized gearboxes and in particular shift actuators for gearboxes with parallel shafts. Gearboxes with parallel shafts are equipped with idle gears and synchronizers to secure the rotation of the idler gear. Synchronizers are connected by forks to an internal control body having a passage movement and a selection movement. The selection movement allows you to choose the range over which to act to pass a speed. The movement of passage makes it possible to push or pull the chosen fork to actuate the corresponding synchronizer. In a robotic gearbox, the movements of passage and selection are generated by control motors. The movement of passage is a translation of reduced stroke and force to be transmitted to the synchronizer large enough so that the control motors are generally associated with a mechanism for the reduction of rotational movements and means of transformation of rotation in translation.
C'est ainsi que la demande de brevet FR-A-2 764 358 (LUK) a proposé un dispositif d'actionnement d'un arbre de commutation de boîte de vitesses. Ce dispositif comprend un moteur électrique d'axe perpendiculaire à l'arbre de commutation. Une vis sans fin montée sur l'arbre de sortie du moteur entraîne une roue tangente. Une tige d'articulation munie de rotules à chaque extrémité fait le lien entre l'arbre de commutation et un point excentré de la roue tangente. La rotation de la roue tangente entraîne la translation de l'arbre de commutation. L'inconvénient de ce dispositif est qu'il est complexe à assembler. L'ensemble du moteur et de la roue tangente ainsi que l'arbre de commutation doivent être pré-indexés pour assembler la tige d' articulation. La demande de brevet FR-A-2 764 029 (LUK) décrit également d'autres dispositifs d'actionnement de passage où l'axe du moteur générant une translation de l'arbre de commutation est perpendiculaire à l'arbre de commutation. L'inconvénient des dispositifs décrits dans les deux brevets cités est l'encombrement de l'ensemble de la boîte de vitesses équipée de son moteur électrique. Il est courant que l'arbre de commutation soit parallèle aux arbres de la boîte de vitesses munis de pignons et soit situé en partie haute de la boîte de vitesses. Le fait d'avoir un moteur électrique perpendiculaire aux arbres de la boîte de vitesses entraîne une proéminence dépassant en partie haute de la boîte de vitesses à un endroit où passent les structures d'architecture du véhicule. Une telle disposition du moteur électrique générant la translation de l'arbre de commutation empêche l'implantation de l'ensemble du groupe moteur-boîte de vitesses dans certains types de véhicules. L'invention propose un actionneur de passage de vitesses pour boîte de vitesses robotisée et une boîte de vitesses qui remédient aux inconvénients précédents. Notamment, l'actionneur présente un rendement énergétique amélioré, facilite l'assemblage de la boîte de vitesses, voire améliore l'encombrement de la partie haute de la boîte de vitesses. Selon un mode de réalisation de l'invention, l'actionneur de passage de vitesses pour boîte de vitesses robotisée à arbres parallèles comprend un corps de commande interne destiné à agir sur des fourchettes de la boîte de vitesses, et un moyen de transformation d'effort entre une rotation d'une première partie tournante et une translation du corps de commande interne. Le moyen de transformation d'effort comprend une partie vis coopérant avec une partie écrou coaxiale, l'axe des parties vis et écrou étant parallèle à la translation du corps de commande. On conçoit qu'avec un système vis-écrou parallèle au corps de commande, la transformation d'effort se fait de manière plus directe. Cela permet de limiter les renvois d'angle et d'améliorer le rendement énergétique de l'actionneur. Cela permet aussi de n'avoir à assembler que des composants parallèles aux arbres de la boîte de vitesses, et facilite l'assemblage de la boîte de vitesses. Thus, patent application FR-A-2 764 358 (LUK) has proposed a device for actuating a gearbox switching shaft. This device comprises an electric motor axis perpendicular to the switching shaft. A worm mounted on the output shaft of the motor drives a tangent wheel. A hinge pin provided with ball joints at each end makes the connection between the switching shaft and an eccentric point of the tangent wheel. The rotation of the tangent wheel causes the translation of the switching shaft. The disadvantage of this device is that it is complex to assemble. The entire motor and tangent wheel as well as the switching shaft must be pre-indexed to assemble the hinge pin. Patent Application FR-A-2 764 029 (LUK) also discloses other passage actuating devices in which the axis of the motor generating a translation of the switching shaft is perpendicular to the switching shaft. The disadvantage of the devices described in the two patents cited is the overall size of the gearbox equipped with its electric motor. It is common for the switching shaft to be parallel to gearbox shafts with sprockets and located at the top of the gearbox. The fact of having an electric motor perpendicular to the shafts of the gearbox causes protrusion protruding in the upper part of the gearbox to a place where the architectural structures of the vehicle pass. Such an arrangement of the electric motor generating the translation of the switching shaft prevents the implantation of the entire engine-gearbox group in certain types of vehicles. The invention proposes a gearshift actuator for a robotized gearbox and a gearbox that overcomes the above drawbacks. In particular, the actuator has improved energy efficiency, facilitates the assembly of the gearbox, or even improves the size of the upper part of the gearbox. According to one embodiment of the invention, the shifter actuator for a parallel-shaft robotized gearbox comprises an internal control body intended to act on the forks of the gearbox, and a means for transforming the gearboxes. force between a rotation of a first rotating part and a translation of the internal control body. The effort transformation means comprises a screw portion cooperating with a coaxial nut portion, the axis of the screw and nut portions being parallel to the translation of the control body. It is conceivable that with a screw-nut system parallel to the control body, the effort transformation is more direct. This makes it possible to limit the angle references and to improve the energy efficiency of the actuator. This also makes it possible to only assemble components parallel to the shafts of the gearbox, and facilitates the assembly of the gearbox.
Avantageusement, la première partie tournante est entraînée par un moteur de commande d'axe parallèle aux arbres de la boîte de vitesses. Cela permet de positionner le moteur de commande en partie haute de la boîte de vitesses, sans que celui-ci ne provoque une proéminence excessive par rapport au profile global de la boîte de vitesses. Selon une variante, l'une des parties vis ou écrou est fixe par rapport à la première partie tournante, la première partie tournante étant solidaire en translation d'un carter de la boîte de vitesses. Avantageusement, l'une des parties vis ou écrou, non fixe par rapport à la première partie tournante, peut être monté à translation sur une deuxième partie tournante. La deuxième partie tournante est solidaire en translation d'un carter de la boîte de vitesses. Selon une autre variante, la première et la deuxième partie tournante sont entraînées en rotation par un même moteur de commande selon des vitesses de rotation différentes. Avantageusement, le moteur de commande peut entraîner un premier pignon engrenant avec des dentures de la première partie tournante, et un deuxième pignon engrenant avec des dentures de la deuxième partie tournante. Advantageously, the first rotating part is driven by an axis control motor parallel to the shafts of the gearbox. This makes it possible to position the control motor in the upper part of the gearbox, without the latter causing excessive prominence compared to the overall profile of the gearbox. According to a variant, one of the screw or nut parts is fixed relative to the first rotating part, the first rotating part being integral in translation with a housing of the gearbox. Advantageously, one of the screw or nut parts, not fixed relative to the first rotating part, can be mounted in translation on a second rotating part. The second rotating part is integral in translation with a housing of the gearbox. According to another variant, the first and second rotating parts are rotated by the same control motor at different speeds of rotation. Advantageously, the control motor can drive a first pinion meshing with teeth of the first rotating part, and a second pinion meshing with teeth of the second rotating part.
Avantageusement, la partie écrou est munie de cannelures coopérant avec la deuxième partie tournante. Avantageusement, la partie écrou est munie d'une gorge recevant un secteur angulaire s'étendant radialement par rapport à une partie principale du corps de commande de manière que la translation de la partie écrou et la translation du corps de commande soient liées. Alternativement, l'actionneur comprend un doigt, monté à rotation sur la partie écrou et guidé à translation dans un carter de la boîte de vitesses, le corps de commande étant muni d'une gorge apte à recevoir le doigt de manière que la translation de la partie écrou et la translation du corps de commande soient liées. Selon un mode de réalisation de l'invention, la boîte de vitesses comprend un actionneur de passage de vitesses , un moteur de commande étant monté à l'extérieur d'un carter de la boîte de vitesses, un arbre du moteur traversant ledit carter. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, le procédé d'assemblage d'une boîte de vitesses robotisée comprend une étape où on pré-assemble hors des carters de la boîte de vitesses un fagot d'arbres parallèles munis de pignons, l'un des arbres pré-assemblés comprenant un transformateur de rotation en translation, puis on insert le fagot d'arbres dans un carter, et on ferme la boîte de vitesses. Enfin, on assemble un moteur rotatif après la fermeture des carters de la boîte de vitesses. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée de quelques modes de réalisation pris à titre d'exemples non limitatifs et illustrés par le dessin annexé, sur lequel : - la figure 1 est une représentation schématique d'un premier mode de réalisation d'un actionneur selon l'invention ; et - la figure 2 est une représentation schématique d'un deuxième mode de réalisation d'un actionneur selon l'invention. Comme illustré sur la figure 1, la boîte de vitesses 1 comprend un carter 2 séparant une zone interne des mécanismes et une zone externe. Dans la zone externe de la boîte de vitesses sont disposés un moteur de commande de sélection 3 et un moteur de commande 4 de passage des vitesses. La zone interne de la boîte de vitesses comprend un corps de commande interne 5 capable de se déplacer en translation et en rotation autour d'un arbre fixe 5a par rapport au carter 2 de la boîte de vitesses 1. Le corps de commande interne 5 est muni à son extrémité d'un doigt de fourchette 6 coopérant avec une fourchette 7 pour le passage des vitesses. Le moteur de commande de sélection 3 entraîne un arbre 8 muni d'une denture longitudinale 8a engrenant avec une roue 9 solidaire du corps de commande interne 5. La démultiplication non représentée du moteur de commande de sélection 3 permet d'entraîner la roue 9 du corps de commande 5 sur un secteur angulaire de manière que le doigt de fourchette 6 coopère avec une autre fourchette non représentée et parallèle à la fourchette 7. La denture longitudinale 8a permettent de maintenir l'orientation angulaire du doigt de fourchette 6 quelle que soit la translation du corps de commande interne 5 par rapport au carter 2. La translation du corps de commande interne 5 et des fourchettes 7 se fait selon un axe parallèle aux arbres non représentés de la boîte de vitesses. Advantageously, the nut portion is provided with grooves cooperating with the second rotating part. Advantageously, the nut portion is provided with a groove receiving an angular sector extending radially relative to a main portion of the control body so that the translation of the nut portion and the translation of the control body are connected. Alternatively, the actuator comprises a finger, rotatably mounted on the nut portion and guided in translation in a casing of the gearbox, the control body being provided with a groove adapted to receive the finger so that the translation of the nut portion and the translation of the control body are linked. According to one embodiment of the invention, the gearbox comprises a shift actuator, a control motor being mounted outside of a gearbox housing, a motor shaft passing through said housing. According to another embodiment of the invention, the assembly method of a robotized gearbox comprises a step where one pre-assembles out of the casings of the gearbox a bundle of parallel shafts provided with pinions, the one of the pre-assembled shafts comprising a translation rotation transformer, then inserting the bundle of shafts in a housing, and closing the gearbox. Finally, a rotary engine is assembled after the closing of the casings of the gearbox. Other features and advantages of the invention will appear on reading the detailed description of some embodiments taken as non-limiting examples and illustrated by the accompanying drawing, in which: - Figure 1 is a schematic representation of a first embodiment of an actuator according to the invention; and FIG. 2 is a schematic representation of a second embodiment of an actuator according to the invention. As illustrated in FIG. 1, the gearbox 1 comprises a casing 2 separating an internal zone from the mechanisms and an external zone. In the outer zone of the gearbox are arranged a selection control motor 3 and a shift control motor 4. The internal zone of the gearbox comprises an internal control body 5 able to move in translation and in rotation around a fixed shaft 5a with respect to the casing 2 of the gearbox 1. The internal control body 5 is provided at its end with a fork finger 6 cooperating with a fork 7 for shifting gears. The selection control motor 3 drives a shaft 8 provided with a longitudinal toothing 8a meshing with a wheel 9 integral with the internal control body 5. The not shown reduction of the selection control motor 3 makes it possible to drive the wheel 9 of the control body 5 on an angular sector so that the fork finger 6 cooperates with another not shown fork and parallel to the fork 7. The longitudinal toothing 8a maintain the angular orientation of the fork finger 6 whatever the translation of the internal control body 5 relative to the housing 2. The translation of the internal control body 5 and forks 7 is made along an axis parallel to the unrepresented shafts of the gearbox.
Le moteur de commande de passage 4 possède un axe parallèle aux arbres de la boîte de vitesses 1 et entraîne, sur un arbre 4a monté à rotation dans le carter 2, un premier pignon 10 et un deuxième pignon 11. The passage control motor 4 has an axis parallel to the shafts of the gearbox 1 and drives, on a shaft 4a rotatably mounted in the casing 2, a first pinion 10 and a second pinion 11.
Un moyen de transformation d'effort comprend un arbre 13 monté à rotation dans le carter 2 sur deux paliers 14 et 14a qui sont montés fixes sur l'arbre 13, une roue 15 constituant une première partie tournante engrenant avec le premier pignon 10 et une vis 16. A force transformation means comprises a shaft 13 rotatably mounted in the housing 2 on two bearings 14 and 14a which are fixedly mounted on the shaft 13, a wheel 15 constituting a first rotating part meshing with the first pinion 10 and a screw 16.
Une partie écrou 17 est montée sur la vis 16 et comprend sur sa partie extérieure une gorge 18 et des cannelures 19. Une deuxième partie tournante 20 est montée à rotation dans le carter 2 grâce à un palier 21 et possède sur sa partie extérieure une denture 22 engrenant avec le deuxième pignon 11 et dans sa partie intérieure des cannelures 19a coopérant avec les cannelures 19. Le corps de commande interne 5 est muni d'une portion de collerette 23 s'étendant radialement et ayant la forme d'un secteur angulaire qui pénètre dans la gorge 18 de la partie écrou 17. On va maintenant décrire le fonctionnement de l'actionneur de passage de vitesses. Pour une position donnée du moteur de commande de sélection 3, la rotation du moteur de commande de passage 4 provoque la translation du corps de commande interne 5 le long de la vis 16. En effet, la première partie tournante 15 et la deuxième partie tournante 20 sont entraînées en rotation par le même moteur de commande de passage 4 à des vitesses de rotation différentes correspondant au rapport d'engrènement du premier pignon 10 avec la première partie tournante 15 et du deuxième pignon 11 avec la denture 22 de la deuxième partie tournante 20. La deuxième partie tournante 20 entraîne en rotation la partie écrou 17 tout en laissant libre la translation de la partie écrou 17 le long de la vis 16 grâce aux cannelures 19. La rotation relative de la partie écrou 17 par rapport à la vis 16 est due à la différence des vitesses d'entraînement des deux parties tournantes. La vis 16 étant fixe par rapport au carter 2, la différence de vitesses d'entraînement entraîne une translation de la partie écrou 17 qui coulisse à l'intérieur de la deuxième partie tournante 20, dans un sens ou dans un autre selon le rapport des vitesses d'entraînement et le sens de l'hélice de la vis 16. Le corps de commande interne 5 est immobilisé en rotation grâce à la denture longitudinale 8a et est entraîné en translation par portion de collerette 23 qui coopère avec la gorge 18 de la partie écrou 17. La translation inverse du corps de commande 5 est obtenue en faisant tourner le moteur de commande de passage 4 en sens inverse. Lorsque le moteur de commande de sélection 3 fait pivoter la denture longitudinale 8a, le secteur angulaire 23 est décalé d'une portion d'angle mais reste engagé dans la gorge 18 de sorte que les mouvements de sélection et de passage sont indépendants les uns des autres. On va maintenant décrire à l'aide de la figure 2 un deuxième mode de réalisation dans lequel les éléments ayant les mêmes fonctions portent les mêmes références, et notamment le mécanisme de sélection. Ce mode de réalisation se distingue du précédant par un autre moyen de lier les translations de la partie écrou 17 et du corps de commande interne 5, ainsi que par une autre implantation du moteur 4 de commande de passage. L'arbre 13 du moyen de transformation d'effort est monté fixe dans le carter 2 et comprend la vis 16 coopérant avec une partie écrou 17a. Une roue 24 est montée libre en rotation autour de l'arbre 13. Un pignon 25 est monté fixe sur l'arbre 13 et constitue une première partie tournante engrenant avec le premier pignon 10. La roue libre 24 constitue une deuxième partie tournante, possède à distance de son axe de rotation un alésage 24a et engrène avec le deuxième pignon 11. La partie écrou 17a possède un pion d'indexation 17b parallèle à l'axe de la vis 16. Le pion d'indexation 17b coulisse dans l'alésage 24a pendant que la partie écrou 17a se déplace sur la vis 16. La partie écrou 17a est munie d'une gorge 26 sur laquelle est montée à rotation une collerette 27. La collerette 27 est munie d'un pion d'indexation 28 et d'un doigt 29 s'étendant radialement par rapport à l'axe de la vis 16. Le pion d'indexation 28 coopère avec une rainure 30 d'axe parallèle à l'axe de la vis 16. Le doigt 29 pénètre dans une gorge ménagée autour du corps de commande interne 5. Selon une variante, le moteur de commande de passage 4 peut entraîner directement l'arbre 13 sur lequel est montée la vis 16, la translation de la partie écrou n'étant due qu'à la différence de rotation entre les deux parties tournantes. Selon encore une autre variante, la partie vis peut être reliée à un pignon et la partie écrou peut posséder une gorge et des dentures, un arbre parallèle à vis possède deux pignons engrenant l'un avec le pignon de la vis 16, l'autre avec les dentures de la partie écrou. Le moteur de commande de passage 4 peut entraîner indifféremment la partie écrou ou la partie vis ou l'arbre parallèle muni des deux pignons. A nut portion 17 is mounted on the screw 16 and comprises on its outer part a groove 18 and grooves 19. A second rotating portion 20 is rotatably mounted in the housing 2 through a bearing 21 and has on its outer portion a toothing 22 meshing with the second pinion 11 and in its inner part splines 19a cooperating with the splines 19. The internal control body 5 is provided with a flange portion 23 extending radially and having the shape of an angular sector which penetrates into the groove 18 of the nut portion 17. will now be described the operation of the shift actuator. For a given position of the selection control motor 3, the rotation of the passage control motor 4 causes the translation of the internal control body 5 along the screw 16. In fact, the first rotating part 15 and the second rotating part 20 are rotated by the same passage control motor 4 at different speeds of rotation corresponding to the meshing ratio of the first gear 10 with the first rotating part 15 and the second gear 11 with the toothing 22 of the second rotating part. 20. The second rotating part 20 rotates the nut portion 17 while leaving free the translation of the nut portion 17 along the screw 16 through the splines 19. The relative rotation of the nut portion 17 relative to the screw 16 is due to the difference of the driving speeds of the two rotating parts. Since the screw 16 is fixed relative to the casing 2, the difference in driving speeds causes the nut portion 17 to slide, which slides inside the second rotating part 20, in one direction or another depending on the ratio of the driving speeds and the direction of the helix of the screw 16. The internal control body 5 is immobilized in rotation thanks to the longitudinal toothing 8a and is driven in translation by flange portion 23 which cooperates with the groove 18 of the nut portion 17. The reverse translation of the control body 5 is obtained by rotating the passage control motor 4 in the opposite direction. When the selection control motor 3 rotates the longitudinal toothing 8a, the angular sector 23 is offset by an angle portion but remains engaged in the groove 18 so that the selection and passage movements are independent of each other. other. A second embodiment in which the elements having the same functions bear the same references, and in particular the selection mechanism, will now be described with reference to FIG. This embodiment differs from the preceding by another means of linking the translations of the nut portion 17 and the internal control body 5, as well as by another implementation of the motor 4 control passage. The shaft 13 of the force transformation means is fixedly mounted in the housing 2 and comprises the screw 16 cooperating with a nut portion 17a. A wheel 24 is mounted free to rotate about the shaft 13. A pinion 25 is fixedly mounted on the shaft 13 and constitutes a first rotating part meshing with the first pinion 10. The free wheel 24 constitutes a second rotating part, has away from its axis of rotation a bore 24a and meshes with the second pinion 11. The nut portion 17a has an indexing pin 17b parallel to the axis of the screw 16. The indexing pin 17b slides in the bore 24a while the nut portion 17a moves on the screw 16. The nut portion 17a is provided with a groove 26 on which is mounted to rotate a collar 27. The flange 27 is provided with an indexing pin 28 and a finger 29 extending radially relative to the axis of the screw 16. The indexing pin 28 cooperates with a groove 30 of axis parallel to the axis of the screw 16. The finger 29 enters a groove arranged around the internal control body 5. According to a variant, the drive motor No. 4 passage can directly drive the shaft 13 on which is mounted the screw 16, the translation of the nut portion being due to the difference in rotation between the two rotating parts. According to yet another variant, the screw portion can be connected to a pinion and the nut portion can have a groove and teeth, a parallel shaft screw has two gears meshing one with the pinion of the screw 16, the other with the teeth of the nut part. The passage control motor 4 may indistently drive the nut portion or the screw portion or the parallel shaft provided with the two gears.