FR3038358A3

FR3038358A3 - "ensemble de transmission comportant un verin de blocage du passage en marche arriere alimente par une source de pression variable"

Info

Publication number: FR3038358A3
Application number: FR1556312A
Authority: FR
Inventors: Didier Terrasse
Original assignee: Renault SAS
Current assignee: Renault SAS
Priority date: 2015-07-03
Filing date: 2015-07-03
Publication date: 2017-01-06

Abstract

L'invention concerne un ensemble (14) de transmission de couple moteur à au moins une roue (16) motrice d'un véhicule (10) automobile comportant : - une boîte (18) de vitesses équipée d'un arbre (22) de sortie, la boîte (18) de vitesses comportant des moyens de commande en marche arrière ; - un actionneur de blocage qui est destiné à être commandé entre un état actif dans lequel le passage de la marche arrière est interdit, et un état inactif dans lequel le passage de la marche arrière est autorisé ; caractérisé en ce que l'actionneur est formé par un vérin (34) qui comporte une chambre (44) de travail alimentée en fluide de travail par une source (54) de pression variant en rapport avec la vitesse de rotation de l'arbre (22) de sortie.

Description

"Ensemble de transmission comportant un vérin de blocage du passage en marche arrière alimenté par une source de pression variable"

DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION L'invention concerne un ensemble de transmission de couple moteur à au moins une roue de motrice de véhicule automobile comportant un actionneur de blocage du passage en marche arrière lorsque l'arbre de sortie tourne en marche avant au-delà d'un seuil de vitesse déterminé. L'invention concerne plus particulièrement un ensemble de transmission de couple moteur à au moins une roue motrice d'un véhicule automobile comportant : - une boîte de vitesses équipée d'un arbre de sortie qui est en prise permanente avec la roue motrice, la boîte de vitesses comportant des moyens de commande en marche arrière inversant le sens de rotation de l'arbre de sortie ; - un actionneur de blocage qui est destiné à être commandé entre un état actif dans lequel le passage de la marche arrière est interdit, et un état inactif dans lequel le passage de la marche arrière est autorisé.

ARRIERE PLAN TECHNIQUE DE L'INVENTION

Les boîtes de vitesses mécaniques équipant des véhicules automobiles sont généralement munies de moyens de protection pour empêcher que le conducteur ne puisse engager la marche arrière lorsque le véhicule roule en marche avant. En effet, en cas de passage de la marche arrière alors que l'arbre de sortie de la boîte de vitesses tourne en marche avant, les dentures de pignons de la boîte de vitesses risquent d'être endommagées.

Il est par exemple connu de munir le levier de commande de vitesses d'une gâchette qui doit être actionnée par le conducteur pour autoriser le passage de la marche arrière. La gâchette commande un loquet de blocage par l'intermédiaire de tringles et/ou de câbles.

Cependant, cette solution requiert un réglage de la commande actionnée par la gâchette. Si ce réglage n'est pas bien réalisé, le passage des différents rapports, y compris en marche avant, peut être influencé et provoquer un désagrément de conduite, voire l'endommagement de certains éléments de la boîte de vitesses.

Il est aussi connu de commander un loquet de blocage du passage en marche arrière au moyen d'un électro-aimant.

Cependant, une telle solution présente un coût très élevé.

BREF RESUME DE L'INVENTION L'invention propose un ensemble de transmission du type décrit précédemment, caractérisé en ce que l'actionneur est formé par un vérin qui comporte une chambre de travail alimentée en fluide de travail par une source de pression variant en rapport avec la vitesse de rotation de l'arbre de sortie, le vérin étant actif lorsque la pression de fluide de travail est supérieure à une pression d'activation correspondant à la vitesse de rotation de l'arbre de sortie au-delà d'un seuil de vitesse déterminé et le vérin étant inactif lorsque la pression est inférieure à ladite pression d'activation.

Selon d'autres caractéristiques de l'ensemble de transmission : - le vérin comporte un piston qui est rappelé dans une position rétractée correspondant à l'état inactif du vérin à l'encontre de la pression de fluide de travail par des moyens de rappel élastique lorsque la pression est inférieure à ladite pression d'activation ; - la source de pression est une pompe volumétrique qui est entraînée directement en rotation par l'arbre de sortie de la boîte de vitesses ; - la source de pression est une pompe qui est entraînée en rotation par un arbre de roue agencé en sortie d'un dispositif de différentiel entraîné par l'arbre de sortie ; - la chambre de travail comporte une soupape destinée à limiter la pression de fluide à travail à une pression maximale qui est supérieure à la pression d'activation ; - le fluide de travail est formé par un liquide ; - le fluide de travail est formé par un liquide de lubrification, tel que de l'huile ; - la pompe est utilisée pour alimenter des éléments tournant de la boîte de vitesses en liquide de lubrification ; - la boîte de vitesses comporte une pompe à liquide de lubrification qui est portée directement par l'arbre de sortie et qui alimente simultanément le vérin de blocage et des éléments tournants de la boîte de vitesses ; - la boîte de vitesses comporte une fourchette coulissante commandant le passage en marche arrière, et en ce que le vérin comporte un piston qui fait obstacle au coulissement de la fourchette en direction du passage de la marche arrière lorsque le vérin est actif ; - le piston est monté coulissant orthogonalement à la direction de coulissement de la fourchette ; - le piston est monté coulissant parallèlement à la direction de coulissement de la fourchette.

BREVE DESCRIPTION DES FIGURES D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la lecture de la description détaillée qui va suivre pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique de dessus qui représente un véhicule équipé d'un ensemble de transmission réalisé selon les enseignements de l'invention ; - la figure 2 est une vue de détail en perspective qui représente l'intérieur d'une boîte de vitesses de l'ensemble de transmission de la figure 1, la boîte de vitesses comportant un actionneur de blocage du passage de la marche arrière agencé selon un premier mode de réalisation de l'invention ; - la figure 3 est une vue en coupe axiale qui représente l'actionneur de blocage de la figure 2 ; - la figure 4 est une vue de dessus qui représente l'actionneur de blocage agencé dans la boîte de vitesses selon un deuxième mode de réalisation de l'invention ; - la figure 5 est une vue schématique de la boîte de vitesses qui représente les conduites de refoulement d'huile de lubrification depuis une pompe portée par l'arbre de sortie vers un carter de la boîte de vitesses et vers l'actionneur de blocage.

DESCRIPTION DETAILLEE DES FIGURES

Dans la suite de la description, des éléments présentant une structure identique ou des fonctions analogues seront désignés par des mêmes références.

Dans la suite de la description, on adoptera de manière non limitative des orientations longitudinale, verticale et transversale indiquées par le trièdre "L,V,T" des figures.

On a représenté schématiquement à la figure 1 un véhicule 10 automobile qui embarque un moteur 12. Le véhicule 10 comporte aussi un ensemble 14 de transmission du couple produit par le moteur 12 jusqu'à des roues 16 motrices. L'ensemble 14 de transmission comporte ainsi une boîte 18 de vitesses comportant un arbre 20 d'entrée de couple, dit arbre primaire, et un arbre 22 de sortie de couple, dit arbre secondaire. De manière connue, la boîte 18 de vitesses comporte des moyens pour adapter la vitesse de rotation de l'arbre 22 de sortie par rapport à la vitesse de rotation de l'arbre 20 d'entrée selon des rapports de vitesses déterminés. Ces rapports de vitesses sont couramment appelés "vitesses". Lorsque l'arbre 22 de sortie tourne dans le même sens que l'arbre 20 d'entrée, les rapports de vitesses sont dit "de marche avant", et lorsque l'arbre 22 de sortie tourne en sens opposé, le rapport de vitesses correspondant est appelé "marche arrière". L'arbre 22 de sortie présente ici une orientation longitudinale. L'arbre 22 de sortie est en prise permanente avec les roues 16 motrices par l'intermédiaire d'un mécanisme 24 de différentiel qui est accouplé à deux arbres 26 transversaux de roue qui sont chacun solidaires d'une des roues 16 motrices. L'arbre 22 secondaire étant en prise permanente avec les roues 16 motrices, il tourne dans un premier sens, dit de marche avant, lorsque les roues 16 motrices tournent dans le sens de la marche avant, et il tourne dans un deuxième sens opposé, dit de marche arrière, lorsque les roues 16 motrices tournent dans le sens de la marche arrière.

Un dispositif 28 d'embrayage est interposé entre le moteur 12 et l'arbre 20 d'entrée de la boîte 18 de vitesses pour faciliter le passage des rapports de vitesses.

On a représenté à la figure 2 une partie de l'intérieur de la boîte 18 de vitesses. Il s'agit ici d'une boîte 16 de vitesses mécanique dans laquelle le passage des différents rapports de vitesses est commandé au moyen d'éléments mobiles (non représentés) en coulissement sur les arbres de la boîte 18 de vitesses tels que des pignons baladeurs ou des crabots.

Le déplacement des éléments mobiles est commandé par des moyens de commande mécanique comportant ici au moins une fourchette 32 coulissant longitudinalement. La fourchette 32 est ici portée de manière solidaire en coulissement par une tringle 30 d'axe longitudinale coulissant axialement. La fourchette 32 est liée aux éléments mobiles de la boîte 18 de vitesses de manière que le mouvement de coulissement de la fourchette 32 commande le coulissement des éléments mobiles.

De manière connue, la fourchette 32 de commande est susceptible de coulisser vers une position d'engagement d'un rapport en marche avant ou vers une position d'engagement en marche arrière depuis une position intermédiaire neutre. En position neutre, aucun rapport de vitesses n'est engagé par ladite fourchette 32. Lorsque la fourchette 32 coulisse, ici vers l'avant, vers sa position d'engagement en marche avant, elle commande l'engagement d'un rapport de vitesses en marche avant. Lorsque la fourchette 32 coulisse, ici vers l'arrière, vers sa position d'engagement en marche arrière, la fourchette 32 de commande permet de commander l'engagement de la marche arrière. Lorsque la marche arrière est engagée, le sens de rotation de l'arbre 22 de sortie est inversé par rapport au sens de rotation en marche avant.

Pour éviter le passage de la marche arrière par inadvertance alors que l'arbre 22 de sortie tourne en marche avant à une vitesse supérieure à un seuil "S" de vitesse déterminé, un actionneur 34 de blocage permet de commander le blocage du coulissement de la fourchette 32 de commande vers sa position d'engagement en marche arrière. L'actionneur 34 de blocage empêche le coulissement de la fourchette 32 uniquement vers l'arrière pour permettre le coulissement de la fourchette 32 vers sa position d'engagement en marche avant même lorsqu'il est actif. L'actionneur 34 est formé par un vérin 34 qui a été représenté plus en détails à la figure 3. Le vérin 34 comporte un cylindre 36 d'axe "A" à l'intérieur duquel un piston 38 est monté coulissant axialement. Le piston 38 est prolongé axialement, vers le haut en référence à la figure 3, par une tige 40 de blocage qui est susceptible de sortir par un orifice 42 d'extrémité du cylindre 36. La tige 40 de blocage et le piston 38 sont ici réalisés en une seule pièce. A l'opposé de l'orifice 42, le cylindre 36 comporte une chambre 44 de travail à volume variable qui est délimitée axialement, vers le haut en référence à la figure 3, par le piston 38. La chambre 44 de travail est susceptible d'être alimentée en fluide de travail sous pression par l'intermédiaire d'un orifice 46 axial d'alimentation. L'actionneur 34 est commandé entre un état inactif dans lequel la tige 40 de blocage occupe une position rétractée axialement vers l'intérieur du cylindre 36, comme représenté à la figure 3, et un état actif dans lequel la tige 40 de blocage occupe une position étendue axialement à l'extérieur du cylindre 36, comme représenté en traits interrompus à la figure 2. La tige 40 de blocage est commandée vers sa position étendue, par l'intermédiaire du piston 38, par le fluide sous pression contenu dans la chambre 44 de travail.

Par ailleurs, le vérin 34 est muni de moyens pour rappeler la tige 40 de blocage vers sa position rétractée lorsque la pression de fluide dans la chambre 44 de travail est inférieure à une pression "Pa" d'activation. Il s'agit ici de moyens de rappel élastique formés par un ressort 48 hélicoïdal travaillant en compression qui est intercalé entre le piston 38 et une coupelle 50 qui est fixée autour de l'orifice 42 du cylindre 36.

Dans l'état actif du vérin 34, le passage de la marche arrière est interdit, tandis que dans l'état inactif du vérin 34, le passage de la marche arrière est autorisé. A cet effet, la tige 40 de blocage forme ici un pêne qui est destiné à coopérer avec une butée 52 qui est solidaire en coulissement avec la fourchette 32 de commande pour faire obstacle au coulissement de la fourchette 32 de commande vers sa position de commande en marche arrière lorsque le vérin 34 est dans son état actif. La butée 52 est ici formée par une face transversale dirigée vers l'avant et portée directement par la fourchette 32 de commande. Bien entendu, lorsque le vérin 34 est dans son état inactif, la tige 40 de blocage est rétractée de manière à libérer le passage de la butée 52 et ainsi permettre le coulissement de la fourchette 32 vers sa position d'engagement en marche arrière.

En variante, la butée est portée par la tringle ou par tout autre élément de transmission du mouvement de commande vers la marche arrière.

Selon un premier mode de réalisation de l'invention qui est représenté à la figure 2, le vérin 34 est agencé dans le carter de la boîte 18 de vitesses, l'axe "A" de coulissement du piston 38 étant monté orthogonal à la direction de coulissement de la fourchette 32.

Selon un deuxième mode de réalisation de l'invention représenté à la figure 4, l'axe "A" de coulissement du piston 38 est monté parallèlement à la direction de coulissement de la fourchette 32, de manière que l'extrémité libre de la tige 40 soit axialement en vis-à-vis de la butée 52. Le vérin 34 est alors monté longitudinalement en arrière de la butée 52. La course de la tige 40 de blocage doit être suffisante pour permettre le coulissement de la fourchette 32 jusqu'à sa position d'engagement en marche arrière lorsque le vérin 34 est inactif.

La chambre 44 de travail est alimentée en fluide de travail par une source de fluide de travail dont la pression varie en rapport avec la vitesse de rotation de l'arbre 22 de sortie. Cela signifie que plus l'arbre tourne vite dans le sens de la marche avant, plus la pression de fluide de travail sera élevée.

Ceci permet de commander automatiquement le vérin 34 dans son état actif lorsque l'arbre 22 de sortie tourne en marche avant au-delà du seuil "S" de vitesse déterminé, et dans son état inactif lorsque le véhicule 10 est immobilisé ou roule à faible vitesse. Ainsi, le vérin 34 est actif lorsque la pression de fluide de travail est supérieure à une pression "Pa" d'activation correspondant au seuil "S" de vitesse déterminé en marche avant de l'arbre 22 de sortie, tandis que le vérin 34 est inactif lorsque la pression est inférieure à ladite pression "Pa" d'activation.

Le fluide de travail est ici un fluide incompressible. Il s'agit plus précisément d'un liquide. Comme cela sera expliqué par la suite, le fluide de travail est avantageusement formé par du liquide de lubrification.

La source de pression est formée par une pompe 54 volumétrique rotative qui est entraînée en rotation par l'arbre 22 de sortie de la boîte 18 de vitesses. Dans l'agencement représenté à la figure 2, la pompe 54 est entraînée en rotation directement par l'arbre 22 de sortie.

En variante non représentée de l'invention, la pompe est entraînée en rotation par un des arbres de roue agencé en sortie d'un dispositif de différentiel entraîné par l'arbre de sortie.

Dans l'exemple représenté à la figure 2, la pompe 54 fait partie intégrante de la boîte 18 de vitesses. Il s'agit ici d'une pompe 54 à engrenage interne dont un pignon 56 central est monté solidaire en rotation sur l'arbre 22 de sortie. Un orifice de refoulement (non représenté) de la pompe 54 est raccordé à la chambre 44 de travail du vérin 34 par l'intermédiaire d'une conduite 58 de refoulement, comme représenté à la figure 5, tandis qu'un deuxième orifice d'alimentation (non représenté) de la pompe 54 est alimenté en fluide de travail.

Lorsque l'arbre 22 de sortie tourne dans le sens de la marche avant, le fluide de travail sous pression alimente la chambre 44 de travail du vérin 34 via la conduite 58 de refoulement. Lorsque l'arbre 22 de sortie tourne au-delà du seuil "S" de vitesse déterminé, la pression de fluide de travail augmente au-delà de la pression "Pa" d'activation, provoquant ainsi le passage du vérin 34 à l'état actif.

La valeur de la pression du fluide de travail est sensiblement proportionnelle à la vitesse de rotation de l'arbre 22 de sortie. Ainsi, lorsque l'arbre 22 de sortie ralenti, la pression du fluide de travail refoulé diminue.

Lorsque la vitesse de rotation de l'arbre 22 de sortie est inférieure au seuil "S" de vitesse déterminé, la pression de fluide de travail devient inférieure à la pression "Pa" d'activation, et la tige 40 de blocage est rappelée vers sa position rétractée par le ressort 48. Le vérin 34 est alors dans son état inactif.

La pompe 54 est réversible. Cela signifie que lorsque l'arbre 22 de sortie tourne dans un sens de marche arrière le fluide de travail présent dans la chambre 44 de travail est au contraire aspiré par la pompe 54 par l'intermédiaire de la conduite 58 de refoulement, créant ainsi une dépression qui maintient le piston 38 dans sa position rétractée.

Pour éviter que la pression de fluide de travail ne s'élève trop dans la chambre 44 de travail, notamment lorsque l'arbre 22 de sortie tourne à grande vitesse en marche avant, le vérin 34 comporte une soupape (non représentée) destinée à limiter la pression de fluide à travail à une pression "Pmax" maximale qui est supérieure à la pression "Pa" d'activation. Ainsi, lorsque la pression de fluide de travail dans la chambre atteint la pression "Pmax" maximale, la soupape s'ouvre pour laisser le fluide de travail retourner à un réservoir avant d'être recyclé par la pompe 54. En revanche, lorsque la pression est inférieure à la pression "Pmax" maximale, la soupape est rappelée élastiquement dans sa position fermée.

Avantageusement, la pompe 54 est aussi utilisée pour faire circuler du liquide de lubrification à l'intérieur de la boîte 18 de vitesses pour lubrifier les différents éléments tournant, tels que les arbres 20, 22 d'entrée et de sortie. Ceci permet d'utiliser la pompe de lubrification déjà présente sur les boîtes de vitesses connues pour commander le vérin 34, évitant ainsi d'avoir à ajouter une pompe dédiée uniquement au blocage de la marche arrière. Ceci permet de baisser le coût de fabrication de la boîte 18 de vitesses.

En outre, la totalité du dispositif de blocage de la marche arrière est ainsi inclut dans la boîte 22 de vitesses.

Comme représenté à la figure 5, pour ce faire, la conduite 58 de refoulement de la pompe 54 comporte un embranchement 60 qui permet de dériver une partie du fluide de lubrification en direction des différents éléments à lubrifier ou en direction du bas du carter de boîte de vitesses.

Lors du fonctionnement du véhicule 10, en cas de marche avant du véhicule à une vitesse supérieure au seuil "S" de vitesse déterminé, la pompe 54 fournit automatiquement une pression de fluide de travail dans la chambre 44 de travail qui est supérieure à la pression "Pa" d'activation. Le piston 38 est alors poussé automatiquement vers sa position étendue à l'encontre de l'effort de rappel élastique du ressort 48, et la tige 40 de piston bloque le coulissement de la fourchette 42 vers sa position de marche arrière. Le vérin 34 est ainsi dans son état actif.

Lorsque le véhicule est à l'arrêt ou lorsqu'il roule à une vitesse suffisamment faible pour ne pas endommager la boîte 18 de vitesses lors d'un passage en marche arrière, la pompe 54 fournit à la chambre 44 de travail une pression de fluide de travail qui est inférieure à la pression "Pa" d'activation. Le piston 38 est alors automatiquement rappelé vers sa position rétractée par le ressort 48, et la tige 40 libère le passage pour la butée 54. Le conducteur est donc libre de commander le passage en marche arrière car le vérin 34 est dans son état inactif.

Du fait du fonctionnement réversible de la pompe 54, le vérin 54 demeure dans son état inactif lorsque l'arbre 22 de sortie tourne en marche arrière même à vitesse élevée. L'invention permet ainsi d'obtenir un dispositif de blocage du passage en marche arrière qui est entièrement automatique et qui est peu onéreux. De plus, le réglage d'un tel dispositif est très simple et sans influence sur le passage des rapports de vitesse en marche avant.

Claims

REVENDICATIONS

1. Ensemble (14) de transmission de couple moteur à au moins une roue (16) motrice d'un véhicule (10) automobile comportant : - une boîte (18) de vitesses équipée d'un arbre (22) de sortie qui est en prise permanente avec la roue (16) motrice, la boîte (18) de vitesses comportant des moyens de commande en marche arrière inversant le sens de rotation de l'arbre (22) de sortie ; - un actionneur de blocage qui est destiné à être commandé entre un état actif dans lequel le passage de la marche arrière est interdit, et un état inactif dans lequel le passage de la marche arrière est autorisé ; caractérisé en ce que l'actionneur est formé par un vérin (34) qui comporte une chambre (44) de travail alimentée en fluide de travail par une source (54) de pression variant en rapport avec la vitesse de rotation de l'arbre (22) de sortie, le vérin (34) étant actif lorsque la pression de fluide de travail est supérieure à une pression (Pa) d'activation correspondant à la vitesse de rotation de l'arbre (22) de sortie au-delà d'un seuil (S) de vitesse déterminé et le vérin (34) étant inactif lorsque la pression est inférieure à ladite pression (Pa) d'activation.
2. Ensemble (14) de transmission selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le vérin (34) comporte un piston (38) qui est rappelé dans une position rétractée correspondant à l'état inactif du vérin (34) à l'encontre de la pression de fluide de travail par des moyens (48) de rappel élastique lorsque la pression est inférieure à ladite pression (Pa) d'activation.
3. Ensemble (14) de transmission selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la source de pression est une pompe (54) volumétrique qui est entraînée directement en rotation par l'arbre (22) de sortie de la boîte (18) de vitesses.
4. Ensemble (14) de transmission selon l'une quelconque des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que la source de pression est une pompe (54) qui est entraînée en rotation par un arbre (26) de roue agencé en sortie d'un dispositif (24) de différentiel entraîné par l'arbre (22) de sortie.
5. Ensemble (14) de transmission selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la chambre (44) de travail comporte une soupape destinée à limiter la pression de fluide à travail à une pression (Pmax) maximale qui est supérieure à la pression (Pa) d'activation.
6. Ensemble (14) de transmission selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le fluide de travail est formé par un liquide.
7. Ensemble (14) de transmission selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le fluide de travail est formé par un liquide de lubrification, tel que de l'huile.
8. Ensemble (14) de transmission selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la pompe (54) est utilisée pour alimenter des éléments tournant de fa boîte (18) de vitesses en liquide de lubrification.
9. Boîte (18) de vitesses pour la mise en œuvre de l'ensemble (14) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte une pompe (54) à liquide de lubrification qui est portée directement par l'arbre (22) de sortie et qui alimente simultanément le vérin (34) de blocage et des éléments tournants de la boîte (18) de vitesses.
10. Boîte (18) de vitesses selon la revendication précédente, caractérisée en ce qu'elle comporte une fourchette (32) coulissante commandant le passage en marche arrière, et en ce que le vérin (34) comporte un piston (38, 40) qui fait obstacle au coulissement de la fourchette (32) en direction du passage de la marche arrière lorsque le vérin (34) est actif.
11. Boîte (18) de vitesses selon la revendication précédente, caractérisée en ce que le- piston (38, 40) est monté coulissant orthogonalement à la direction de coulissement de la fourchette (32).
12. Boîte (18) de vitesses selon la revendication 10, caractérisée en ce que le piston (38, 40) est monté coulissant parallèlement à la direction de coulissement de la fourchette (32).