FR2988153A1 - Commande de crabot d'une boite de vitesses, comportant un basculeur - Google Patents

Abstract

Commande de crabot d'une boîte de vitesses comprenant un manchon (26) coulissant axialement sur un arbre sous l'effet du pivotement d'une fourchette (20), pour engager des dents de ce manchon sur des dents complémentaires permettant de lier un pignon sur son arbre, cette commande (1) comportant un actionneur électromagnétique (2) dont le noyau coulisse, caractérisée en ce qu'elle comporte un basculeur (6) pivotant autour d'un pivot fixe (8), qui est actionné par le noyau pour entraîner à son tour la fourchette (20) par une liaison élastique comprenant un ressort d'effacement (14) se comprimant au-delà d'un certain effort.

Description

98 8 15 3 1 COMMANDE DE CRABOT D'UNE BOITE DE VITESSES, COMPORTANT UN BASCULEUR La présente invention concerne une commande de crabot de boîte de vitesses, en particulier pour la motorisation d'un véhicule automobile, ainsi qu'un véhicule automobile comportant ce type de commande. Certains types de véhicules automobiles comportent des boîtes de vitesses à crabots reliant le moteur aux roues motrices, qui comprennent une position point mort, ainsi que différents rapports de vitesse. Une boîte de vitesses à crabots peut en particulier être adaptée pour un moteur de traction hydrostatique, car on peut régler le couple et la vitesse de ce moteur de manière précise afin d'ajuster la vitesse d'entrée de la boîte de vitesses, et permettre un engagement des crabots en douceur.

De plus, les boîtes de vitesses à crabots ne comportant pas de dispositif de synchronisation relativement encombrant, sont plus compactes et plus économiques. Un type de boîte de vitesses connu à crabots, présenté notamment dans le document US-B1-6173621, comporte différents arbres de transmission supportant des pignons libres, qui peuvent être engagés chacun par le coulissement axial d'un manchon lié en rotation avec l'arbre, comprenant des dents intérieures qui viennent s'emboîter sur des dents complémentaires du pignon. Un actionneur est directement relié à une extrémité d'une fourchette basculant autour d'un axe fixe, l'autre extrémité de cette fourchette comportant la fourche comprenant deux doigts écartés qui sont engagés dans une gorge annulaire du manchon, suivant un diamètre de cette gorge, pour déplacer axialement le manchon. Un problème qui se pose est que cette disposition comprenant un actionneur directement lié à la fourchette, ne permet pas le montage de l'actionneur dans différentes positions, les possibilités d'implantation sont limitées. Par ailleurs suivant une disposition connue, l'actionneur comporte un électroaimant rappelé par un ressort de rappel, qui réalise une traction sur la fourchette quand il est alimenté. Les dents du manchon comportent généralement vers l'avant une forme en flèche comprenant des pentes, qui viennent pousser sur des pentes similaires des dents du pignon quand ces dents sont alignées, afin de générer un couple en rotation sur ces deux éléments qui les fait tourner relativement l'un par rapport à l'autre dans une phase appelée dévirage, pour modifier l'alignement de ces dents donnant un décalage permettant leur engagement final. Toutefois, l'actionnaire électromagnétique risque de se trouver arrêté dans une position intermédiaire quand les dents sont alignées pendant la phase de dévirage, et empêchent l'avancement du manchon. L'arrêt de cet actionneur pose alors un problème car il doit ensuite reprendre sa course quand les dents sont décalées, et ce redémarrage est relativement lent. L'engagement final des dents prend alors un temps important. La présente invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients de la technique antérieure. Elle propose à cet effet une commande de crabot d'une boîte de vitesses comprenant un manchon coulissant axialement sur un arbre sous l'effet du pivotement d'une fourchette, pour engager des dents de ce manchon sur des dents complémentaires permettant de lier un pignon sur son arbre, cette commande comportant un actionneur électromagnétique dont le noyau coulisse, caractérisée en ce qu'elle comporte un basculeur pivotant autour d'un pivot fixe, qui est actionné par le noyau pour entraîner à son tour la fourchette par une liaison élastique comprenant un ressort d'effacement se comprimant au-delà d'un certain effort.

Un avantage de la commande de crabot selon l'invention, est que le basculeur interposé entre l'actionneur électromagnétique et la fourchette, permet différentes implantations de cet actionneur. De plus, quand le crabot est arrêté axialement par ses dents qui viennent buter sur les dents du pignon, l'actionneur électromagnétique peut continuer à avancer en comprimant le ressort d'effacement, ce qui laisse le temps au manchon d'effectuer son dévirage sans arrêter cet actionneur. La commande de crabot selon l'invention peut de plus comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles. Avantageusement, le basculeur est maintenu par le pivot fixe dans une partie centrale, une de ses extrémités étant reliée par un pivot à une extrémité du noyau de l'actionneur électromagnétique, l'autre extrémité étant reliée par un autre pivot au ressort d'effacement. Avantageusement, le ressort d'effacement est un ressort hélicoïdal qui entoure un poussoir comportant un épaulement pressant un côté de ce ressort, l'autre côté de ce ressort prenant appui sur un support lié à la fourchette. Le support lié à la fourchette peut être un cavalier en forme de « U », guidant le poussoir par un perçage au centre de ce cavalier, la liaison avec la fourchette comportant un pivot comprenant un axe fixé à l'arrière des bras de ce cavalier, dans le plan du poussoir qui traverse cet axe par un perçage formant un deuxième guidage de ce poussoir. Avantageusement, l'extrémité du basculeur reliée au ressort d'effacement, est liée par un pivot au poussoir. Avantageusement, la position point mort comprenant le crabot dégagé, 25 est maintenue sur le manchon par un ressort en appui dans des gorges de point mort en forme de « V ». Avantageusement, la position engagée est maintenue sur le manchon par un ressort en appui dans des gorges d'engagement, comportant successivement une pente qui facilite l'engagement du manchon, puis un 30 plat.

Avantageusement, l'actionneur électromagnétique comporte un noyau rappelé au repos par un ressort vers la position point mort. L'invention a aussi pour objet un véhicule automobile comportant une boîte de vitesses entraînée par un moteur, les rapports de cette boîte de 5 vitesses étant engagés par des crabots commandés par une commande de crabot comportant l'une quelconque des caractéristiques précédentes. En particulier, le moteur peut être un moteur hydrostatique pouvant travailler en pompe. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et 10 avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après donnée à titre d'exemple et de manière non limitative, en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue d'ensemble d'une commande de crabot selon l'invention ; 15 - la figure 2 est un schéma de cette commande de crabot ; - la figure 3 est une vue de détail de la liaison élastique ; - la figure 4 est une vue en coupe axiale du crabot ; - les figures 5a à 5e présentent successivement différentes positions relatives des dents lors d'un engagement du crabot ; et 20 - la figure 6 est un schéma d'une commande de manchon selon une variante. Les figures 1 à 3 présentent une commande de crabot 1, comprenant un actionneur électromagnétique 2 disposant d'un noyau coulissant suivant l'axe A, comportant un côté appelé par convention avant, noté sur la figure 25 « AV ». L'actionneur électromagnétique 2 est alimenté par une connexion électrique 4 situé du côté arrière, L'actionneur électromagnétique 2 comporte un ressort qui rappelle en permanence son noyau vers l'avant, de manière à le placer au repos dans une position avant quand il n'est pas alimenté en courant, mettant le crabot 30 au point mort.

Un basculeur 6 est fixé dans sa partie centrale par un pivot fixe 8 à un carter 30 de la commande 1, son extrémité inférieure est reliée par un pivot 28 à l'extrémité avant du noyau de l'actionneur électromagnétique 2, son extrémité supérieure est reliée par un pivot 12 à un poussoir 10 disposé parallèlement à l'axe A. De cette manière, une traction sur le noyau produite par l'alimentation en courant de l'actionneur électromagnétique 2, provoque une rotation du basculeur 6 autour de son pivot fixe 8, et un déplacement du poussoir 10 vers l'avant. Le poussoir 10 comporte un ressort hélicoïdal d'effacement 14 qui l'entoure, et un épaulement lui permettant de pousser ce ressort vers l'avant. Le côté avant du ressort d'effacement 14, prend appui sur une face intérieure d'un cavalier 16 en forme de « U » guidant le poussoir 10 par un perçage au centre de ce cavalier, les faces latérales de ce cavalier revenant vers l'arrière.

Le poussoir 10 comporte une butée prévue en cas de charge élevée sur ce poussoir, pour ne pas mettre les spires du ressort d'effacement 14 jointives, de manière à ne pas l'endommager. Un axe 18 est fixé transversalement à l'arrière du cavalier 16, sur les faces latérales de ce cavalier, dans le plan du poussoir 10 qui traverse cet 20 axe par un perçage formant un deuxième guidage de ce poussoir. Une fourchette 20 est reliée au carter 30 par un pivot 22 disposé transversalement, en dessous de l'actionneur électromagnétique 2. Cette fourchette 20 comporte un bras supérieur comprenant un perçage transversal recevant l'axe 18 fixé à l'arrière du cavalier 16, et une fourche 25 inférieure comprenant à chaque extrémité un doigt 24. Les doigts 24 sont disposés dans la gorge annulaire transversale 32 d'un manchon 26, suivant un diamètre de cette gorge. De cette manière un déplacement vers l'avant du poussoir 10 presse le ressort d'effacement 14, qui transmet une force à la fourchette 20 pour 30 tendre à la faire pivoter autour de son pivot fixe 22, afin de déplacer le manchon 26 vers l'arrière.

La figure 4 présente un moyeu d'arbre 50 comprenant des cannelures intérieures qui s'ajustent sur des cannelures correspondantes d'un arbre non représenté de la boîte de vitesses. Le contour extérieur du moyeu d'arbre 50 comporte une première rondelle arrière 52, qui est reliée à une deuxième rondelle avant 54 décalée axialement vers l'avant, par trois axes parallèles 56 régulièrement espacés. Le moyeu d'arbre 50 comporte juste en avant de la rondelle arrière 52, une couronne dentée 64 comprenant sur son contour extérieur des dents. Le manchon 26 est disposé entre les deux rondelles 52, 54, il est guidé par les trois axes 56 le traversant, et peut coulisser axialement d'une rondelle à l'autre sous l'effet du déplacement de la fourchette 26. Un moyeu de pignon 40 comporte du côté avant des cannelures extérieures 42, prévues pour recevoir un pignon de la boîte de vitesses non représenté. Le contour extérieur de la partie arrière du moyeu de pignon 40, 15 comporte des dents 44 recevant des dents internes du manchon 26. L'actionneur électromagnétique 2 étant au repos, le manchon 26 se trouve vers l'avant en butée sur la rondelle avant 54, ses dents internes restant uniquement sur celles 44 du moyeu de pignon 40, dans une position point mort. 20 Un ressort annulaire ouvert 58 maintenu dans une rainure circulaire tournée vers l'extérieur du manchon 26, tend à s'ouvrir radialement vers l'extérieur de manière à se caler dans des gorges de point mort 60 en forme de « V » réalisées sur chacun des axes 56, qui sont tournées vers le centre de l'arbre. De cette manière on obtient en l'absence de courant 25 d'alimentation de l'actionneur électromagnétique 2, un maintien du manchon 26 qui est maintenu en position point mort par ce ressort annulaire 58 calé dans les trois gorges de point mort 60. Quand l'actionneur électromagnétique 2 est alimenté, il déplace le manchon 26 vers l'arrière, et ses dents internes viennent s'engager sur les 30 dents de la couronne dentée 64, tout en restant partiellement engagées sur les dents externes 44 du moyeu de pignon 40. On réalise ainsi un crabotage du pignon, qui se trouve engagé par l'intermédiaire du moyeu d'arbre 50, avec l'arbre de la boîte de vitesses le portant. La position engagée est maintenue par le ressort annulaire 58, qui est calé dans une autre série de gorges d'engagement 62 réalisées vers l'arrière sur chacun des axes 56. Ces gorges d'engagement 62 comportent en partant de l'avant, une pente qui facilite le déplacement du manchon 26 vers l'arrière, et ensuite un plat. Le fonctionnement de la commande de crabot 1 est le suivant. La figure 5a présente les extrémités des dents du manchon 26 et de la 10 couronne dentée 64, comportant des entrées de forme pointue qui sont en regard l'une par rapport à l'autre, et suffisamment écartées axialement dans la position point mort. Les figures 5b à 5e présentent les entrées de dents qui viennent en contact l'une avec l'autre, d'abord dans une position alignée, puis avec un 15 décalage angulaire de plus en plus grand du à la pression maintenue sur les pentes des entrées par l'actionneur électromagnétique 2, qui entraîne un dévirage du manchon 26. Quand le dévirage est fini, on obtient le passage jusqu'à la fin du crabotage présenté figure 5e, qui doit se faire le plus vite possible. 20 On a lors de l'appui des pentes les unes sur les autres, un ralentissement ou un arrêt de la course du manchon 26 pendant la phase de dévirage, qui provoque une compression du ressort d'effacement 14 de la commande permettant au noyau de l'actionneur électromagnétique 2 de continuer son avance sans s'arrêter. En fin de dévirage, la détente de ce 25 ressort d'effacement 14 donne une forte accélération au manchon 26, qui finit rapidement le crabotage. On notera que le dévirage du manchon 26 est possible que si la poussée exercée par la fourchette 20 sur ce manchon, est suffisamment élevée pour contrer le couple d'entraînement de l'arbre de la boîte de 30 vitesses, et pour réaliser le décalage angulaire de cet arbre.

Dans le cas où la poussée sur les pentes des entrées de dents équilibre juste le couple d'entraînement de l'arbre de boîte de vitesses, un contrôle du couple du moteur entraînant cet arbre peut être réalisé pour modifier cette vitesse, et obtenir ainsi le décalage angulaire de ces dents. Il faut dans ce cas un contrôle rapide du couple du moteur pour éviter que les dents refusent de s'engager les unes dans les autres, le manchon 26 gardant une vitesse relative par rapport à la couronne dentée 64, et les dents sautant alors des unes aux autres en générant du bruit et de l'usure. En fin d'engagement, la pente des gorges d'engagement 62 des axes 56 est calculée pour ne pas maintenir par l'intermédiaire du ressort annulaire 58 de pression axiale sur le manchon 26, le ressort pressant alors sur la partie plate de ces gorges. On évite ainsi de conserver un frottement entre la fourchette 20 et le manchon 26, qui pourrait entraîner de l'usure ainsi qu'une consommation plus élevée.

La figure 6 présente une variante de la commande de manchon 1 comportant un actionneur électromagnétique 2 dont l'axe est disposé verticalement, le noyau étant tourné vers le bas. Le déplacement vertical du noyau actionne par un pivot 28 le basculeur, qui est coudé pour former en son milieu un angle sensiblement droit comportant le pivot fixe 8. De cette manière, le mouvement vertical du noyau est transformé en un mouvement horizontal du poussoir 10. Le reste de la commande reste similaire. Le basculeur 6 donne à cette commande une grande souplesse pour implanter l'actionneur électromagnétique 2. On peut par ailleurs pour la commande, reprendre un type d'actionneur électromagnétique 2 couramment utilisé pour déplacer le lanceur d'un démarreur de moteur thermique, ces actionneurs étant produits en grandes séries avec des coûts réduits. Une boîte de vitesses comportant des crabots pilotés par ce type de commande, peut être réalisée de manière simple et compacte car elle ne comporte pas de dispositifs de synchronisation qui sont encombrants et onéreux. On peut en particulier lui adapter un moteur hydrostatique pour réaliser un véhicule hybride, comprenant des accumulateurs de fluide qui peuvent être rechargés par ce moteur travaillant en pompe. On notera que le couple délivré par un moteur hydrostatique peut facilement être contrôlé, afin d'aider l'engagement des dentures des crabots dans certains cas.

Claims (10)

1. REVENDICATIONS1 - Commande de crabot d'une boîte de vitesses comprenant un manchon (26) coulissant axialement sur un arbre sous l'effet du pivotement d'une fourchette (20), pour engager des dents de ce manchon sur des dents complémentaires (64) permettant de lier un pignon sur son arbre, cette commande (1) comportant un actionneur électromagnétique (2) dont le noyau coulisse, caractérisée en ce qu'elle comporte un basculeur (6) pivotant autour d'un pivot fixe (8), qui est actionné par le noyau pour entraîner à son tour la fourchette (20) par une liaison élastique comprenant un ressort d'effacement (14) se comprimant au-delà d'un certain effort.
2. 2 - Commande de crabot selon la revendication 1, caractérisé en ce que le basculeur (6) est maintenue par le pivot fixe (8) dans une partie centrale, une de ses extrémités étant reliée par un pivot (28) à une extrémité du noyau de l'actionneur électromagnétique 2, l'autre extrémité étant reliée par un autre pivot (12) au ressort d'effacement (14).
3. 3 - Commande de crabot selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le ressort d'effacement est un ressort hélicoïdal (14) qui entoure un poussoir (10) comportant un épaulement pressant un côté de ce ressort, l'autre côté de ce ressort prenant appui sur un support (16) lié à la fourchette (20).
4. 4 - Commande de crabot selon les revendications 2 et 3, caractérisé en ce que le support lié à la fourchette est un cavalier en forme de « U » (16), guidant le poussoir (10) par un perçage au centre de ce cavalier, la liaison avec la fourchette (20) comportant un pivot comprenant un axe (18) fixé à l'arrière des bras de ce cavalier, dans le plan du poussoir qui traverse cet axe par un perçage formant un deuxième guidage de ce poussoir.
5. 5 - Commande de crabot selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'extrémité du basculeur (6) reliée au ressort d'effacement (14), est liée par un pivot (12) au poussoir (10).
6. 6 - Commande de crabot selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la position point mort comprenant le crabot dégagé, est maintenue sur le manchon (26) par un ressort (58) en appui dans des gorges de point mort (60) en forme de « V ».
7. 7 - Commande de crabot selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la position engagée est maintenue sur le manchon (26) par un ressort (58) en appui dans des gorges d'engagement (62), comportant successivement une pente qui facilite l'engagement du manchon, puis un plat.
8. 8 - Commande de crabot selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'actionneur électromagnétique (2) comporte un noyau rappelé au repos par un ressort vers la position point mort.
9. 9 - Véhicule automobile comportant une boîte de vitesses entraînée par un moteur, caractérisé en ce que les rapports de cette boîte de vitesses sont engagés par des crabots commandés par une commande de crabot réalisée suivant l'une quelconque des revendications précédentes.
10. 10 - Véhicule automobile selon la revendication 9, caractérisé en ce que le moteur est un moteur hydrostatique pouvant travailler en pompe.20