FR2911172A1

FR2911172A1 - Dispositif de commande de boite de vitesses

Info

Publication number: FR2911172A1
Application number: FR0700158A
Authority: FR
Inventors: Georges Rapin; Jean Pierre Baz
Original assignee: Teleflex Automotive France SA
Current assignee: Kongsberg Driveline Systems SAS
Priority date: 2007-01-10
Filing date: 2007-01-10
Publication date: 2008-07-11
Anticipated expiration: 2027-01-10
Also published as: DE102007060804A1; US20080167159A1; JP2008175389A; CN101230908A; JP5235421B2; CN101230908B; US7975567B2; DE102007060804B4; FR2911172B1

Abstract

Dispositif de commande d'une boîte de vitesses, en particulier pour véhicule a utomobile, c omprenant d es a imants p ermanents fixes (20, 24), montés sur un carter de boîte de vitesses et coopérant par attraction ou répulsion magnétique avec un aimant permanent mobile (26) monté sur un élément de renvoi (18) entraînant en rotation ou en translation un arbre (10) de sélection et/ou de passage de vitesses, pour définir des positions stables de sélection ou de passage de vitesses.

Description

DISPOSITIF DE COMMANDE DE BOITE DE VITESSES

L'invention concerne un dispositif de commande de boîte de vitesses, en particulier pour véhicule automobile.

On connaît, par le document EP-A-1429056, un dispositif à levier pour la commande d'une boîte de vitesses, dans lequel un aimant monté sur le levier est déplaçable avec le levier en regard d'un aimant fixe avec lequel il coopère par attraction magnétique pour maintenir le levier dans une position stable. Ce dispositif ne peut assurer le rappel du levier lorsque 'celui-ci est écarté de sa position stable et il faut donc associer au levier des ressorts de rappel ainsi que des moyens de billage formant des points durs entre les positions stables du levier, et des moyens de filtrage des vibrations, qui sont montés sur les éléments reliant le levier à la boîte de vitesses.

L'installation de ces moyens de rappel, de billage et de filtrage est coûteuse et leur utilisation se traduit par une usure des pièces en contact. L'invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients de la technique antérieure. Elle propose à cet effet un dispositif de commande d'une boîte de vitesses, en particulier pour véhicule automobile, comprenant au moins un aimant permanent mobile déplacé par un levier de commande en regard d'un groupe d'aimants permanents fixes portés par un support et coopérant par attraction ou par répulsion magnétique avec l'aimant mobile pour définir au moins une position du levier et rattraper le jeu du levier dans cette position, caractérisé en ce que l'aimant mobile est porté par un élément de renvoi entraînant l'extrémité d'un arbre de sélection et/ou de passage de vitesses sortant du carter de la boîte de vitesses et en ce que le groupe d'aimants fixes est porté par le carter de la boîte de vitesses. Le dispositif selon l'invention présente de nombreux avantages par rapport à la technique antérieure : il réduit les jeux dans les positions stables du levier de commande, les vibrations et les bruits sont atténués de façon significative en sortie de la boîte de vitesses et ne sont plus transmis avec des résonances par les câbles ou les tringles de la commande de vitesses, les moyens de filtration des bruits et des vibrations montés dans la technique antérieure sur les embouts de câbles ou les arrêts de gaine sont réduits ou supprimés, l'inertie au levier est augmentée, du fait du rapport de démultiplication entre les différents organes de la commande, et l'effort ressenti au levier est plus faible, ce qui améliore l'agrément de manoeuvre du levier lors des changements de rapport de transmission, les dispositifs d e commande d e boîte de vitesses peuvent être davantage standardisés, ce qui permet de diminuer le nombre de modèles de ces dispositif utilisables avec une même boîte de vitesses (il faut actuellement en général quatre modèles de dispositifs de commande pour une même boîte de vitesses) et permet également d'augmenter les volumes de fabrication des différents modèles de dispositifs de commande et ainsi de réduire leurs coûts. Selon une autre caractéristique de l'invention, les aimants permanents fixes sont portés par un élément monté dans un orifice du carter de la boîte de vitesses pour le guidage et l'étanchéité de l'arbre à sa sortie de la boîte de vitesses. Dans un mode de réalisation, les aimants permanents fixes comprennent des aimants ayant une première polarité, qui sont écartés les uns des autres le long d'au moins une trajectoire de l'aimant mobile pour définir plusieurs positions du levier, et des aimants permanents ayant une seconde polarité, qui sont placés entre les aimants ayant la première polarité pour générer des forces de rappel du levier vers ses positions précitées et/ou pour créer des points de billage entre ces positions. Dans une première forme de réalisation de l'invention, un premier aimant mobile est fixé sur un élément de renvoi solidaire de l'extrémité d'un arbre de sélection de vitesses à sa sortie de la boîte et est déplaçable en regard de trois aimants fixes qui ont une polarité opposée à celle de l'aimant mobile. Un second aimant mobile est fixé- sur un élément de renvoi solidaire de l'extrémité d'un arbre de passage de vitesses à sa sortie de la boîte et est déplaçable en regard de trois autres aimants fixes qui ont une polarité opposée à celle du second aimant mobile. On peut ainsi déterminer des positions stables du levier, qui correspondent à des positions prédéterminées de sélection et de passage de vitesses, et générer des forces de rappel du levier dans ses positions stables et/ou des efforts de billage entre ces positions. Dans une variante de réalisation d e l'invention, un premier aimant mobile est porté par un premier élément de renvoi relié à l'extrémité d'un arbre de sélection et de passage de vitesses à sa sortie de la boîte pour entraîner cet arbre en rotation autour de son axe (ou en translation le long de cet axe) et est déplaçable en regard d'aimants fixes définissant des positions de sélection de vitesses. Un second aimant mobile est porté par un second élément de renvoi relié à l'extrémité de l'arbre de sélection et de passage à sa sortie de la boîte pour entraîner cet arbre en translation le long de son axe (ou en rotation autour de cet axe) et est déplaçable en regard d'aimants fixes définissant des positions de passage de vitesses. Avantageusement, les aimants permanents fixes comprennent des aimants ayant une première polarité, qui sont écartés les uns des autres le long d'au moins une trajectoire de l'aimant mobile déplaçable par le levier, pour définir des positions du levier, et des aimants ayant une seconde polarité, qui sont disposés a utour d es aimants ayant 1 a première polarité pour générer des forces de maintien et de rappel du levier dans ses positions précitées. Les aimants ayant la seconde polarité peuvent être des aimants annulaires qui entourent chacun un aimant ayant la première polarité.

Selon une autre caractéristique de l'invention, l'arbre de sélection et/ou de passage des vitesses est relié à un engrenage démultiplicateur logé dans un carter de sortie de boîte. Eventuellement, l'arbre de sélection et/ou de passage est relié par cet engrenage démultiplicateur à une masse d'inertie logée dans le carter de sortie de boîte, cette masse d'inertie étant formée par un disque ou une couronne guidés en rotation sur l'arbre de sélection et/ou de passage de vitesses. Cette caractéristique de l'invention permet d'ajouter de l'inertie dans la commande de vitesses et de mieux filtrer les chocs, les bruits et les vibrations transmis par cette commande. La masse d'inertie qui est éventuellement reliée à l'arbre de sélection et/ou de passage par l'engrenage démultiplicateur, est beaucoup plus réduite que dans la technique antérieure. Elle est de ce fait moins encombrante et moins coûteuse et demande moins d'énergie pour sa mise en mouvement.

De façon générale, l'invention permet d'améliorer l'agrément et la précision de la commande d'une boîte de vitesses, tout en réduisant la transmission d e chocs, d e b ruits e t de vibrations d e I a b oîte d e vitesses vers le levier de commande. 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 : Les f igures1 et 2 sont des vues de face et de côté d'un module de sortie de boîte comprenant un arbre de sélection et de passage de vitesses ; La figure 3 est une vue schématique en perspective d'un détail de réalisation de l'invention ; La figure 4 est une vue schématique en perspective d'une variante de réalisation La figure 5 est une vue schématique en perspective d'un autre module de sortie de boîte selon l'invention ; La figure 6 est une vue schématique en perspective, à plus grande échelle, d'un engrenage démultiplicateur d'entraînement d'une masse d'inertie. On a représenté schématiquement aux figures 1 et 2 un module de sortie de boîte de vitesses, qui comprend essentiellement un arbre 10 de sélection et de passage de vitesses dont l'extrémité supérieure est guidée en rotation et en translation dans un élément cylindrique 12 destiné à être monté de façon étanche dans un orifice du carter d'une boîte de vitesses, en particulier de véhicule automobile, de façon à ce que la majeure partie de l'arbre 10 s'étende à l'intérieur de la boîte de vitesses et que son extrémité supérieure soit extérieure à la boîte de vitesses. Cette extrémité supérieure est reliée par coopération de forme à un premier élément de renvoi 14 qui est monté pivotant autour d'un axe transversal 16 sur l'élément cylindrique 12 pour déplacer l'arbre 10 en translation le long de son axe longitudinal, cette extrémité supérieure d e l'arbre 10 étant également reliée à un autre élément de renvoi 18 destiné à entraîner l'arbre 10 en rotation autour de son axe longitudinal. De façon classique, les deux éléments de renvoi 14, 18 sont reliés, par exemple par des câbles, à un levier de commande L manoeuvrable par le conducteur du véhicule pour la sélection et le passage des vitesses.

Trois aimants permanents fixes 20, 22 et 24 sont montés sur l'élément cylindrique 12 le long de la trajectoire parcourue par un autre aimant permanent 26 porté par l'élément de renvoi 18 quand le levier L est manoeuvré par le conducteur du véhicule, pour définir une ou plusieurs positions stables du levier, correspondant à une ou plusieurs positions prédéterminées de sélection ou de passage de vitesses, et éventuellement des forces de rappel du levier dans au moins une de ses positions et/ou des forces de billage entre les positions du levier. L'aimant 26 porté par l'élément de renvoi 18 a une certaine polarité, par exemple positive, sur sa face tournée vers les aimants permanents 20, 22 et 24 portés par l'élément cylindrique 12. Les faces de ces aimants tournées vers l'aimant mobile 26 o nt d es polarités opposées à celles de cette face de l'aimant 26, par exemple des polarités négatives, pour définir des positions dans lesquelles l'élément de renvoi 18 et donc le levier L sont maintenus sensiblement sans jeu. II peut s'agir par exemple d'une position centrale de point mort, définie par l'aimant fixe 22 qui se trouve entre les deux aimants fixes d'extrémité 20 et 24, et de deux positions de passage de vitesses dont l'une est définie par l'aimant fixe d'extrémité 20 et l'autre par l'aimant fixe d'extrémité 24. En variante, lorsque l'élément de renvoi 18 commande la sélection des vitesses, l'aimant fixe central 22 peut avoir une polarité qui définit une position stable de point mort par attraction magnétique de l'aimant mobile 26, les deux aimants fixes d'extrémité 20 et 24 ayant des polarités opposées à celle de l'aimant fixe central 22 pour exercer sur l'aimant mobile 26 des forces de répulsion magnétique rappelant l'aimant 26 et donc l'élément de renvoi 18 et le levier L vers la position centrale de point mort. L'élément de renvoi 14 qui entraîne l'arbre 10 en translation le long de son axe longitudinal peut également porter un aimant permanent déplaçable en regard d'aimants permanents fixes portés par l'élément cylindrique 12, pour définir une o u des positions stables d e l'arbre 1 0 et éventuellement générer des forces de rappel et/ou de billage de part et d'autre de cette position stable ou de ces positions stables. Le montage d'aimants permanents fixes sur l'élément cylindrique 12 du module de sortie de boîte et d'aimants permanents sur les éléments de renvoi 14, 18 permet de réduire ou de supprimer les jeux et les vibrations directement en sortie de la boîte de vitesses et donc de ne pas les

7 transmettre avec d'éventuels effets de résonance, jusqu'au levier de commande L. La stabilité des positions définies par les aimants portés par l'élément cylindrique 12 peut être améliorée grâce aux moyens représentés en figure 3. Dans cette figure, l'un des éléments de renvoi précités, par exemple l'élément 18 porte un aimant permanent 26 qui est déplaçable en regard de trois aimants permanents fixes 20, 22 et 24 comme déjà décrit, ayant une polarité opposée à celle de l'aimant mobile 26 pour exercer sur lui une force d'attraction magnétique, chacun des aimants permanents fixes 20, 22 et 24 étant entouré d'un aimant annulaire 28 de polarité opposée qui exerce une force de répulsion magnétique sur l'aimant mobile 26 porté par l'élément de renvoi 18. Le système de la figure 3 permet donc de définir trois positions stables de l'élément de renvoi 18 dans chacune desquelles l'aimant mobile 26 est maintenu, par attraction magnétique avec l'aimant fixe 20, 22, 24 en regard duquel il se trouve et par répulsion magnétique avec l'aimant annulaire 28 qui entoure cet aimant fixe. Ce dispositif est en particulier applicable au cas où la boîte de vitesses comprend un arbre de sélection et un arbre de passage de vitesses qui sont tous les deux entraînés en rotation autour de leur axe longitudinal par des éléments de renvoi actionnés par le levier de commande manipulé par le conducteur du véhicule. Les aimants fixes 20, 22, 24, 28 peuvent alors être montés directement sur l'élément cylindrique 12 qui ferme un orifice du carter de la boîte de vitesses, ou bien peuvent être portés par une plaquette 30 qui est ensuite fixée sur le carter de la boîte de vitesses ou sur un module de sortie de boîte. Dans la variante de réalisation représentée en figure 4, l'arbre 10 de sortie de boîte porte un élément de renvoi 18 s'étendant perpendiculairement à l'axe de l'arbre 10 et portant à son extrémité libre un aimant mobile 26 qui est déplacé en translation parallèlement à l'arbre 10

8 pour la sélection des vitesses et en rotation autour de cet arbre pour le passage des vitesses. Cet aimant mobile 26 est déplaçable en regard des trois groupes d'aimants fixes 20, 22, 24 portés par un rebord cylindrique 31 rapporté sur le carter du module de sortie de boîte ou faisant partie de ce carter. Les trois groupes d'aimants sont répartis sur la trajectoire de l'aimant mobile 26 déplacé en rotation, l'un au milieu et les deux autres aux extrémités de cette trajectoire. Chaque groupe comprend un aimant central 22 ayant une polarité opposée à celle de l'aimant mobile 26 qui lui fait face, et deux aimants 20, 24 placés de part et d'autre de l'aimant central 22 et ayant une polarité opposée à celle de l'aimant central 22, de sorte que chaque groupe d'aimants 20, 22, 24 définit une position stable de l'aimant mobile 26 et exerce sur celui-ci des forces magnétiques de rappel vers cette position stable. Les aimants 20, 24 sont situés de chaque côté de l'aimant central 22 sur la trajectoire en rotation de l'aimant mobile 26. Par ailleurs, les aimants fixes 20, 22, 24 sont rectangulaires et s'étendent parallèlement à l'arbre 10 sur une longueur sensiblement égale à la course de l'aimant mobile 26 déplacé en translation parallèlement à l'arbre 10. Ainsi, les trois groupes d'aimants fixes 20, 22, 24 assurent la stabilité de l'aimant mobile 26 dans toutes ses positions de point mort, de sélection et de passage de vitesses et exercent sur lui des forces magnétiques de rappel vers ces positions stables. II peut être également avantageux, comme représenté en figures 5 et 6, d'associer un engrenage démultiplicateur et une masse d'inertie à un arbre 10 de sélection et/ou de passage de vitesses. Dans l'exemple de réalisation des figures 5 et 6, l'arbre 10 sert à la sélection et au passage des vitesses, son extrémité supérieure étant reliée d'une part à un élément de renvoi 14 qui permet de le déplacer en translation le long de son axe longitudinal et à un élément de renvoi 18 qui permet de le déplacer en rotation autour de son axe. De façon classique, la partie de l'arbre 10 qui s'étend à l'intérieur de la boîte de vitesses, porte des moyens de billage 32 qui coopèrent avec des butées fixes 34 montées sur le châssis 36 du module de sortie de boîte et des doigts 38 d'engagement de fourchettes. La partie supérieure de l'arbre 10 qui se trouve à l'intérieur du module de sortie de boîte, est solidarisée en rotation, par exemple au moyen d'une clavette, avec une bague 40 traversée par l'arbre 10 et qui est solidaire d'un secteur denté 42 qui vient en prise avec un petit pignon 44 dont l'axe 46 est supporté et guidé en rotation par une plaque transversale 48 du châssis. Cet axe 46 s'étend par ailleurs dans une lumière 48 du secteur denté 42 pour limiter le dépotement angulaire de ce secteur denté et donc de l'arbre 10 dont il est solidaire en rotation.

Le petit pignon 44 est solidaire d'une roue dentée 50 de plus grand diamètre coaxiale au pignon 44 et venant en prise avec une autre roue dentée 52 montée tournante autour de l'arbre 10 et portant une masse d'inertie 54 formée par exemple par un disque centré sur l'axe de l'arbre 10 ou par une couronne guidée en rotation sur cet arbre.

Le rapport de démultiplication de l'ensemble formé par le secteur denté 42, le petit pignon 44 et les roues dentées 50 et 52 est par exemple d'environ 4 à 5. L'entraînement de la masse d'inertie 54, qui résulte de la rotation de l'arbre 10 fournit une inertie qui permet de filtrer les à-coups et les bruits et vibrations transmis par la boîte de vitesses au levier de commande L. L'association d'un engrenage démultiplicateur et d'une masse d'inertie permet de mettre la masse d'inertie en mouvement en consommant une énergie plus faible. Cela permet également d'utiliser une masse d'inertie 54 de masse 30 réduite, qui est donc moins encombrante et moins coûteuse. 2911172 lo Lorsque le module de sortie de boîte est équipé d'aimants permanents comme décrit en référence aux figures 1 à 4, il devient possible de supprimer la masse d'inertie 54, en conservant éventuellement l'engrenage démultiplicateur formé du secteur denté 42, du petit pignon 44 5 et des roues dentées 50 et 52, pour améliorer l'agrément de la commande de la boîte de vitesses grâce à l'augmentation d'inertie qui résulte de l'engrenage démultiplicateur et à la réduction de l'effort au levier qui résulte de la suppression de la ou des masses d'inertie 54.

Claims

REVENDICATIONS

1. Dispositif de commande d'une boîte de vitesses, en particulier pour véhicule automobile, comprenant au moins un aimant permanent mobile (26) déplacé par un levier de commande en regard d'un groupe d'aimants permanents (20, 22, 24) fixes portés par un support (12) et coopérant par attraction ou répulsion magnétique avec l'aimant mobile (26) pour définir au moins une position du levier et rattraper le jeu du levier dans cette position, caractérisé en ce que l'aimant permanent mobile (26) est porté par un élément de renvoi (14, 18) entraînant l'extrémité d'un arbre (10) de sélection et/ou de passage de vitesses sortant du carter de la boîte de vitesses et en ce que le groupe d'aimants permanents fixes (20, 22, 24) est porté par le carter de la boîte de vitesses.

2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les aimants permanents fixes (20, 22, 24) sont portés par un élément (12) monté dans un orifice du carter de la boîte de vitesses pour le guidage et l'étanchéité de l'arbre (10) à sa sortie de la boîte de vitesses.

3. Dispositif selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que les aimants fixes comprennent des aimants (22) ayant une première polarité, écartés les uns des autres le long d'au moins une trajectoire de l'aimant permanent mobile (26) pour définir plusieurs positions du levier, et des aimants (20, 24) ayant une seconde polarité, placés entre les aimants ayant la première polarité pour générer des forces de rappel du levier vers ces positions précitées et/ou pour créer des points de billage entre ces positions.

4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'un premier aimant mobile (26) est fixé sur un élément de renvoi (18) solidaire de l'extrémité d'un arbre (10) de sélection de vitesses à sa sortie de la boîte de vitesses et estdéplaçable en regard de trois aimants fixes (20, 22, 24) qui ont une polarité opposée à celle de l'aimant mobile.

5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'un second aimant permanent mobile est fixé sur un élément de renvoi (14) solidaire de l'extrémité d'un arbre de passage de vitesses à sa sortie de la boîte de vitesses et est déplaçable en regard de trois aimants fixes qui ont une polarité opposée à celle de l'aimant mobile.

6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'un premier aimant mobile est porté par un premier élément de renvoi (14, 18) relié à l'extrémité d'un arbre (10) de sélection et de passage des vitesses à sa sortie de la boîte de vitesses pour l'entraîner en translation le long de son axe longitudinal (ou en rotation autour de cet axe) et est déplaçable en regard d'aimants fixes (20, 22, 24) définissant des positions de sélection de vitesses.

7. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce qu'un second aimant mobile est porté par un second élément de renvoi (18) relié à l'extrémité de l'arbre (10) de sélection et de passage de vitesses à sa sortie de la boîte de vitesses pour l'entraîner en rotation autour de son axe (ou en translation le long de cet axe) et est déplaçable en regard d'aimants fixes définissant des positions de passage de vitesses.

8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les aimants permanents fixes comprennent des premiers aimants ayant une première polarité qui sont écartés les uns des autres le long d'au moins u ne trajectoire de l'aimant mobile pour définir des positions du levier, et des aimants (28) ayant une seconde polarité, disposés autour des aimants ayant la première polarité pour générer des forces de maintien et/ou de rappel du levier dans ses positions précitées.

9. Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que les aimants (28) ayant la seconde polarité comprennent des aimants annulaires entourant chacun un aimant (20, 22, 24) ayant la premièrepolarité.

10. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'aimant mobile (26) est déplaçable en rotation et en translation devant trois groupes d'aimants fixes (20, 22, 24) définissant des positions stables de point mort, de sélection et de passage de vitesses et exerçant sur l'aimant mobile des forces de rappel vers ces positions stables.

11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que les aimants fixes (20, 22, 24) sont répartis le long de la trajectoire en rotation de l'aimant mobile (26) et s'étendent parallèlement à la direction de translation de l'aimant mobile, sur une longueur sensiblement égale à la course en translation de l'aimant mobile.

12. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'arbre (10) de sélection et/ou de passage de vitesses est relié à un engrenage démultiplicateur (42, 44, 50, 52) logé dans un carter de sortie de boîte.

13. Dispositif selon la revendication 12, caractérisé en ce que l'engrenage démultiplicateur relie l'arbre (10) de sélection et/ou de passage de vitesses à une masse d'inertie (54) logée dans le carter de sortie de boîte.

14. Dispositif selon la revendication 13, caractérisé en ce que la masse d'inertie (54) est un disque ou une couronne guidé en rotation autour de l'axe de l'arbre (10) de sélection et/ou de passage de vitesses.25