FR3116097A1 - Dispositif assisté d'entraînement en translation axiale d'une fourchette de boîte de vitesses - Google Patents
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Abstract
La présente invention propose un dispositif assisté (20) d'entraînement d'une fourchette (22) par rapport à un élément structurel (40) pour l’engagement d’un rapport de vitesse, qui comporte un pontet (2020) à deux bras (2024, 2022) qui est monté coulissant le long de l'axe de fourchette (24), et un ressort (2046) d'assistance, dans lequel, lors de l'engagement d'un rapport de vitesse, caractérisé en ce qu’il comporte un frein (70-71) qui intervient entre le pontet (2020) et l’élément structurel fixe (40, 60-61) pour limiter temporairement la course axiale du pontet (2020) par rapport à l’élément structurel fixe (40, 60-61) durant une première partie de la course de désengagement de l’axe de fourchette (24) pour limiter la compression du ressort d’assistance. Figure pour l'abrégé : 3
Description
Domaine technique de l’invention
La présente invention concerne la commande interne pour le changement de rapports dans une boîte de vitesses avec assistance au passage, aussi appelée aide au passage.
L’invention concerne plus particulièrement un dispositif assisté d'entraînement en translation axiale d'une fourchette de boîte de vitesses.
Arrière-plan technique
L'invention concerne un dispositif assisté de commande interne d'une boîte de vitesses comprenant un axe de fourchette interne qui est entraîné en translation axiale par un organe externe de commande, en déplaçant une fourchette vers une position de passage ou engagement d’un rapport de vitesse.
L'invention trouve notamment à s'appliquer dans une boîte de vitesses comportant des ensembles moyeu/baladeur qui réalisent le crabotage des pignons sur leur arbre (par exemple en faisant appel à des crabots à front carré ou non), sans moyens de synchronisation mécanique, mais dans lesquels l'égalisation des régimes de rotation des pignons et des arbres, préalable à leur accouplement, peut être confiée à des machines électriques et à des moteurs thermiques.
Le document FR-A1-2.988.800 décrit et représente un dispositif d'assistance au crabotage, dans lequel un dispositif dit propulseur, constitué principalement d'un ressort d'assistance, est intercalé axialement entre une fourchette solidaire de son axe de fourchette, et un crabot.
Un exemple de dispositif de couplage à crabot est décrit et représenté en détails dans le document FR-A1-3.059.741.
Le document FR-A1-3.012.831 décrit et représente un procédé de régulation d’un actionneur assisté de passage de vitesses.
Par ailleurs, s’agissant de la conception d’ensemble de la cinématique de la commande interne, on peut se reporter au document FR-A1-3.026.808.
L’invention trouve notamment à s’appliquer à une boîte de vitesses dite « robotisée hybride » ou à une boîte de vitesses mécanique robotisée faisant appel à des actionneurs électriques.
Les crabots utilisés, à front carré, nécessitent une position angulaire particulière de coïncidence pour s'engager l'un dans l'autre. L'engagement ne peut d'ailleurs être réalisé que si les deux éléments de liaison, le baladeur et le pignon, ne sont pas à la même vitesse de rotation pour que cette coïncidence se réalise à un instant donné.
Pour faciliter l'engagement, même pour des vitesses différentielles élevées, on peut réaliser des crabots avec beaucoup de jeu angulaire. Cela est acceptable pour certaines applications, mais pas pour les transmissions de véhicules de tourisme en raison de désagréments (bruit et à-coups) perceptibles lors des inversions de couple.
Compte tenu de la petite « fenêtre de tir » pour réaliser le crabotage, on sait augmenter la dynamique d'engagement du baladeur en associant à la fourchette un dispositif propulseur composé principalement d'un ressort, qui accumule de l'énergie pendant l'attente de la coïncidence angulaire.
L’énergie accumulée est restituée par le ressort lorsque les dents du baladeur pénètrent axialement dans les dents de la rondelle de crabot.
Lors du désengagement d’un rapport (Aussi appelé dégagement d’un rapport), il existe un couple résiduel au niveau du crabot.
Ce couple résiduel a pour effet de provoquer une activation à nouveau de l’assistance.
Une telle assistance risque de projeter axialement le baladeur en direction du rapport opposé associé en provoquant son crabotage accidentel non désiré.
Afin de remédier à cet inconvénient, il est connu de mettre en œuvre un procédé optimisé de pilotage fin du désengagement du rapport préalablement engagé en pilotant l’actionneur électrique.
Ainsi, le doigt de l’actionneur qui agit sur l’axe de la fourchette est piloté en prenant en compte une fenêtre de fonctionnement qui intègre la descente de couple et le temps de passage ou engagement du rapport.
Si un tel pilotage devient défectueux ou en cas d’usure ou de défaillance de composants tels que des capteurs de position des fourchettes se produisent, il n’est plus possible de remédier à l’inconvénient mentionné ci-dessus.
On risque alors d’aboutir à une détérioration des passages de rapports de vitesses, à des refus de passages, à des sauts de rapports, voire à un blocage de la boîte de vitesses si, suite au désengagement, le rapport opposé s’engage accidentellement.
L’invention vise à proposer un dispositif assisté d'entraînement en translation axiale d'une fourchette de boîte de vitesses comportant une solution purement mécanique au problème mentionné précédemment, sans nécessiter de pilotage fin dédié du désengagement du rapport préalablement engagé.
L’invention propose un dispositif assisté d'entraînement en translation axiale d'une fourchette de boîte de vitesses fixée sur un axe de fourchette par rapport à un élément structurel pour l’engagement d’un rapport de vitesse, qui comporte :
- un pontet, sur lequel agit un organe externe de commande pour l'entraîner en translation axiale, qui comporte deux bras qui sont traversés par l'axe de fourchette et qui est monté coulissant dans les deux sens le long de l'axe de fourchette sur une course déterminée ;
- et un ressort d'assistance traversé par l'axe de fourchette qui est monté comprimé axialement entre un bras du pontet et une bague liée axialement à l'axe de fourchette,
dans lequel, lors de l'engagement d'un rapport de vitesse :
- le pontet est entraîné en translation axiale dans un premier sens tout en pouvant coulisser le long de l’axe de fourchette ;
- et le ressort d'assistance enroulé autour de l'axe de fourchette est comprimé axialement par le déplacement du pontet en emmagasinant de l'énergie sur une première partie de la course d'engagement de l’axe de fourchette, puis libère son énergie pour assister l'engagement du rapport sur une deuxième partie, dite course d’assistance à l’engagement, de la course d'engagement de l’axe de fourchette,
et dans lequel, lors du désengagement dudit rapport de vitesse, l’axe de fourchette est entraîné en translation axiale dans un second sens opposé au premier sens,
caractérisé en ce qu’il comporte :
- un frein qui intervient entre le pontet et l’élément structurel fixe pour limiter temporairement la course axiale du pontet par rapport audit élément structurel fixe durant une première partie de la course de désengagement de l’axe de fourchette.
- un pontet, sur lequel agit un organe externe de commande pour l'entraîner en translation axiale, qui comporte deux bras qui sont traversés par l'axe de fourchette et qui est monté coulissant dans les deux sens le long de l'axe de fourchette sur une course déterminée ;
- et un ressort d'assistance traversé par l'axe de fourchette qui est monté comprimé axialement entre un bras du pontet et une bague liée axialement à l'axe de fourchette,
dans lequel, lors de l'engagement d'un rapport de vitesse :
- le pontet est entraîné en translation axiale dans un premier sens tout en pouvant coulisser le long de l’axe de fourchette ;
- et le ressort d'assistance enroulé autour de l'axe de fourchette est comprimé axialement par le déplacement du pontet en emmagasinant de l'énergie sur une première partie de la course d'engagement de l’axe de fourchette, puis libère son énergie pour assister l'engagement du rapport sur une deuxième partie, dite course d’assistance à l’engagement, de la course d'engagement de l’axe de fourchette,
et dans lequel, lors du désengagement dudit rapport de vitesse, l’axe de fourchette est entraîné en translation axiale dans un second sens opposé au premier sens,
caractérisé en ce qu’il comporte :
- un frein qui intervient entre le pontet et l’élément structurel fixe pour limiter temporairement la course axiale du pontet par rapport audit élément structurel fixe durant une première partie de la course de désengagement de l’axe de fourchette.
Selon d’autres caractéristiques de l’invention :
- le frein comporte un doigt radial de freinage qui est monté coulissant dans un perçage radial d’un bras du pontet et dont :
* une extrémité libre, radialement externe, est apte à coopérer avec l’élément structurel fixe ;
* et une extrémité radiale interne qui coopère avec un profil de came formé en vis-à-vis dans l’axe de fourchette qui commande les déplacements radiaux du doigt de freinage en fonction de la position axiale relative de l’axe de fourchette par rapport audit un bras du pontet ;
- le doigt radial de freinage coopère avec un élément escamotable qui est monté mobile axialement par rapport à l’élément structurel fixe entre :
* une position de repos vers laquelle il est rappelé élastiquement et dans laquelle il est en butée contre une surface de butée portée par l’élément structurel fixe ;
* et une position escamotée qui est décalée axialement dans le premier sens par rapport à sa position de repos et vers laquelle il est entraîné axialement par le doigt radial de freinage lors de ladite course d’assistance à l’engagement ;
- l’élément escamotable comporte :
* une surface d’entraînement avec laquelle un tronçon d’extrémité radiale externe du doigt radial de freinage est apte à coopérer pour l’entraîner vers sa position escamotée ;
* une surface de freinage avec laquelle l’extrémité libre du doigt radial de freinage est apte à coopérer pour limiter temporairement la course axiale du pontet par rapport audit élément escamotable lorsque ce dernier est dans sa position de repos ;
- l’élément escamotable est un fourreau escamotable qui est traversé par l’axe de fourchette et qui comporte un corps tubulaire dont une surface interne constitue ladite surface de freinage et dont une extrémité axiale constitue ladite surface d’entraînement ;
- en fonction de la position axiale de l’axe de fourchette par rapport audit un bras du pontet, le doigt radial de freinage est apte à occuper :
* une position radialement la plus interne dans laquelle il n’est pas apte à coopérer avec l’élément escamotable ;
* une position radialement la plus externe dans laquelle son tronçon d’extrémité radiale externe est apte à coopérer avec ladite surface d’entraînement de l’élément escamotable ;
* et une position radialement intermédiaire dans laquelle son extrémité libre est apte à coopérer avec ladite surface de freinage de l’élément escamotable,
et en ce que le doigt radial de freinage est rappelé élastiquement vers sa position radialement la plus interne ;
- ladite surface de butée appartient à une butée qui est montée mobile axialement par rapport à l’élément structurel fixe entre :
* une position de repos vers laquelle elle est rappelé élastiquement et dans laquelle elle est en appui axial contre une surface d’appui portée par l’élément structurel fixe ;
* et une position active qui est décalée axialement dans le second sens par rapport à sa position de repos et vers laquelle elle est apte à être entraînée axialement par l’élément escamotable ;
- la butée mobile est un anneau de butée qui est traversé par l’axe de fourchette qui est guidé en coulissement axial par rapport à l’élément structurel fixe.
- le frein comporte un doigt radial de freinage qui est monté coulissant dans un perçage radial d’un bras du pontet et dont :
* une extrémité libre, radialement externe, est apte à coopérer avec l’élément structurel fixe ;
* et une extrémité radiale interne qui coopère avec un profil de came formé en vis-à-vis dans l’axe de fourchette qui commande les déplacements radiaux du doigt de freinage en fonction de la position axiale relative de l’axe de fourchette par rapport audit un bras du pontet ;
- le doigt radial de freinage coopère avec un élément escamotable qui est monté mobile axialement par rapport à l’élément structurel fixe entre :
* une position de repos vers laquelle il est rappelé élastiquement et dans laquelle il est en butée contre une surface de butée portée par l’élément structurel fixe ;
* et une position escamotée qui est décalée axialement dans le premier sens par rapport à sa position de repos et vers laquelle il est entraîné axialement par le doigt radial de freinage lors de ladite course d’assistance à l’engagement ;
- l’élément escamotable comporte :
* une surface d’entraînement avec laquelle un tronçon d’extrémité radiale externe du doigt radial de freinage est apte à coopérer pour l’entraîner vers sa position escamotée ;
* une surface de freinage avec laquelle l’extrémité libre du doigt radial de freinage est apte à coopérer pour limiter temporairement la course axiale du pontet par rapport audit élément escamotable lorsque ce dernier est dans sa position de repos ;
- l’élément escamotable est un fourreau escamotable qui est traversé par l’axe de fourchette et qui comporte un corps tubulaire dont une surface interne constitue ladite surface de freinage et dont une extrémité axiale constitue ladite surface d’entraînement ;
- en fonction de la position axiale de l’axe de fourchette par rapport audit un bras du pontet, le doigt radial de freinage est apte à occuper :
* une position radialement la plus interne dans laquelle il n’est pas apte à coopérer avec l’élément escamotable ;
* une position radialement la plus externe dans laquelle son tronçon d’extrémité radiale externe est apte à coopérer avec ladite surface d’entraînement de l’élément escamotable ;
* et une position radialement intermédiaire dans laquelle son extrémité libre est apte à coopérer avec ladite surface de freinage de l’élément escamotable,
et en ce que le doigt radial de freinage est rappelé élastiquement vers sa position radialement la plus interne ;
- ladite surface de butée appartient à une butée qui est montée mobile axialement par rapport à l’élément structurel fixe entre :
* une position de repos vers laquelle elle est rappelé élastiquement et dans laquelle elle est en appui axial contre une surface d’appui portée par l’élément structurel fixe ;
* et une position active qui est décalée axialement dans le second sens par rapport à sa position de repos et vers laquelle elle est apte à être entraînée axialement par l’élément escamotable ;
- la butée mobile est un anneau de butée qui est traversé par l’axe de fourchette qui est guidé en coulissement axial par rapport à l’élément structurel fixe.
Brève descriptions des figures
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaitront 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 :
Description détaillée de l'invention
Pour la description de l'invention et la compréhension des revendications, l’axe longitudinal A du dispositif selon l’invention et de l’axe de fourchette est orienté de l’arrière vers.
Dans la description qui va suivre, des éléments identiques, similaires ou analogues seront désignés par les mêmes chiffres de référence.
Description détaillée de l’exemple de réalisation illustré aux figures 1 à 5.
On a représenté aux figures 1 à 4 un ensemble comportant un dispositif 20 d’entraînement assisté d’une fourchette 22 de boîte de vitesses solidaire d’un axe, ou arbre, de fourchette 24 pour l’engagement ou le dégagement d’un rapport de vitesse.
On a représenté aux figures 1 à 4 un ensemble comportant un dispositif 20 d’entraînement assisté d’une fourchette 22 de boîte de vitesses solidaire d’un axe, ou arbre, de fourchette 24 pour l’engagement ou le dégagement d’un rapport de vitesse.
La fourchette 22 agit sur un sous-ensemble constituant un dispositif 26 de couplage à crabot dont les déplacements du manchon baladeur sont commandés par la fourchette.22
L’axe de fourchette 22 est guidé en coulissement axial selon son axe géométrique A, dans les deux sens opposés S1 et S2, par deux paliers fixes opposés avant 28 et arrière 30 qui appartiennent par exemple à un élément de carter (non représenté) de la boîte de vitesses.
La fourchette 22 comporte deux patins diamétralement opposés 32 et un corps 34 qui est traversé axialement par l’axe de fourchette 24 dont elle est solidaire en translation axiale.
On a représenté aux figures 2 et 3, les principaux composants du dispositif 26 de couplage à crabot de deux pignons fous opposés sur un arbre de boîte de vitesses non représenté.
Le dispositif 26 de couplage comporte un moyeu 2614 lié en rotation à un arbre, non représenté, de la boîte de vitesses et dont la périphérie radiale comporte une série de cannelures 2616 axiales extérieures. Le moyeu 2614 est destiné à être fixe axialement par rapport à l'arbre de boîte de vitesses.
Le dispositif 26 de couplage comporte un manchon baladeur de crabotage 2618 qui est une pièce de forme générale annulaire dont la surface cylindrique concave interne comporte une série de cannelures axiales intérieures 2622 dont chacune est reçue en coulissement axial entre deux cannelures adjacentes 2616 du moyeu 2614.
Le manchon baladeur 2618 est monté coulissant axialement sur le moyeu 2614 et il est lié en rotation au moyeu 2614 par l'intermédiaire des cannelures 2616 et 2622.
Le dispositif de couplage 26 comporte deux pignons fous opposés avant et arrière (non représentés), aussi appelés pignons de crabotage, dont chacun porte une couronne – ou rondelle - de crabotage avant 2624 et arrière 2625 respectivement dont chacune comporte série de dents axiales radialement externes 2626, dites dents de crabot.
L'extrémité libre de chaque cannelure 2622 du moyeu 2614 est conformée en une dent 2628 de baladeur qui est apte à s'engager axialement entre deux dents 2626 consécutives de crabot lors du coulissement du manchon baladeur 2618 en direction de l’un ou l’autre pignon fou.
Une jante périphérique 2634 du manchon baladeur 2618 présente une section axiale en forme de "U" dont l'ouverture est tournée vers l'extérieur. Cette jante 2634 est destinée à coopérer avec les patins diamétralement opposés 32 de la fourchette 22 pour entraîner axialement le manchon baladeur 2618 dans les deux sens.
Le dispositif de couplage 26 comporte encore une cartouche de billage interposée radialement entre le manchon baladeur 2618 et le moyeu 2614.
On a représenté aux figures 1 à 4 le dispositif 20 d’entraînement assisté de la fourchette 22 dont la conception générale est connue.
Le dispositif 20 d’entraînement assisté comporte un organe principal 2020, appelé pontet ou chariot, en forme générale d'un étrier qui comporte deux bras, arrière 2022 et avant 2024, d'orientation générale radiale, qui sont reliés entre eux par une branche axiale de liaison 2026.
Le pontet 2020 comporte aussi une branche de commande 2027 qui s'étend transversalement à partir de la branche axiale de liaison 2026 et sur laquelle, de manière connue, peut agir un organe de commande interne (non représenté) appartenant la boîte de vitesses afin d’entraîner le pontet 2020 axialement dans les deux sens S1, S2 selon l'axe A.
À l'intérieur, c'est-à-dire axialement entre ses bras arrière 2022 et avant 2024, le pontet 2020 délimite un logement interne 2029.
La branche axiale de liaison 2026 du pontet 2020 comporte une lumière oblongue 2029 qui est traversée par une goupille arrière 2038 pour indexer angulairement sans jeu le pontet 2020 par rapport à l'axe de fourchette 22.
Chaque bras 2022, 2024 du pontet 20 est de forme tubulaire et il comporte un alésage axial 2023, 2025 respectivement qui sont alignés axialement et qui sont traversés par l'axe de fourchette 2024 avec interposition d'une bague de glissement 2032.
Le pontet 2020 n'agit pas directement sur l'axe de fourchette 2024 pour en provoquer des déplacements axiaux, mais il agit par l'intermédiaire d'un système d'assistance à ressort qui comporte un ressort à boudin 2046 est un ressort à boudin qui est un ressort d'assistance qui est monté comprimé axialement.
Le ressort d’assistance 2046 est monté entre deux bagues avant 2028 et arrière 2030, qui coulissent le long de l'axe de fourchette 24 sur une course déterminée pour limiter le débattement axial du pontet 2020. Les bagues avant 2028 et arrière 2030 sont traversées par l'axe de fourchette 24, et elles sont agencées à l’intérieur du pontet 2020 entre ses bras 2022 et 2024.
Par ses deux extrémités axiales opposées, le ressort d’assistance 2046, prend appui sur les bagues avant 2028 et arrière 2030 dont chacune comporte une lumière, ou trou oblong, 2032, 2034 respectivement, coopérant avec une goupille 2036, 2038, pour limiter son coulissement le long de l’axe de fourchette 24. Les goupilles avant 2036 et arrière 2038 sont fixées sur l’axe de fourchette 24 et chacune traverse une lumière associée avant 2032, arrière 2034.
De manière connue, lorsque l'axe de fourchette 24 est déplacé axialement vers une position de rapport engagé, les goupilles permettent au pontet 2020 de coulisser le long de l’axe de fourchette 24, avec un débattement axial limité.
Lorsqu’il se déplace, l'axe de fourchette 24 comprime le ressort d’assistance 2046 par l'intermédiaire de l’une des bagues 2028, 2030 et de la goupille associée 2036, 2038. Le trou oblong associé 2032, 2034 permet au ressort d’assistance 2046 de se comprimer. Lorsque le ressort d’assistance 2046 se détend, l'ensemble est propulsé axialement.
Une fois l'ensemble actionné en translation, le rapport de vitesse préalablement sélectionné est engagé, dans un sens ou dans l'autre.
Conformément aux enseignements de l’invention, le dispositif 20 d’entraînement assisté comporte un frein qui intervient entre le pontet 2020 et un élément structurel fixe pour limiter temporairement la course axiale du pontet 2020 par rapport à cet élément structurel fixe durant une première partie de la course de désengagement de l’axe 24 de fourchette, pour éviter la compression accidentelle du ressort d’assistance 2046, en vue de « neutraliser » au moins partiellement l’assistance lors du désengagement d’un rapport préalablement engagé.
Au sens de l’invention, par « frein » on entend un organe ou des moyens destiné(s) à ralentir, à arrêter ou à immobiliser un ensemble mécanique doué de mouvement.
A cet effet, le dispositif 20 d’entraînement assisté comporte un fut axial périphérique 40 qui entoure l’ensemble des composants du dispositif 20 d’entraînement assisté.
A son extrémité axiale arrière, le fut 40 comporte une collerette radiale externe 42 qui est par exemple fixée à au palier fixe arrière 30.
Ainsi, le fuit 40 constitue un élément structurel fixe par rapport auquel les composants du le dispositif 20 d’entraînement assisté et l’axe de fourchette 24 sont aptes à se déplacer axialement dans les deux sens.
A cet effet, le fut 40 comporte une fenêtre latérale 44 qui permet le passage et les déplacements axiaux du pontet 2020.
Comme celle des autres composants du dispositif 20 d’entraînement assisté, la conception du fut 40 et des autres composants permettant la mise en œuvre du frein présente une symétrie générale par rapport à un plan radial médian PRM indiqué aux figures 3 et 4.
Le fut 40 comporte une chemise tubulaire interne 46 qui en est solidaire axialement et qui délimite deux épaulements radiaux internes d’extrémité avant 48 et arrière 49 dont chacun est orienté axialement vers l’extérieur du fut 40.
Au voisinage de chacune de ses deux extrémités axiales opposées, le fut 40 comporte un épaulement radial interne, avant 50 et arrière 51, qui est orienté axialement vers l’intérieur du fut 40 en direction de l’épaulement radial interne en vis-à-vis 50, 51 respectivement.
Chaque paire d’épaulements en vis-à-vis avant 48-50 et arrière 49-51 délimite axialement un logement avant 52, arrière 53.
Un anneau de butée effaçable avant 54, arrière 55 est monté coulissant axialement dans chaque logement avant 52, arrière 53. Chaque anneau de butée, avant 54 et arrière 55, est sollicité élastiquement vers sa position de repos illustrée aux figures 4 et 5 par un ressort de rappel, avant 56 et arrière 57, en appui axial contre l’épaulement radial associé avant 50, arrière 51.
Au-delà de chaque épaulement radial avant 50, arrière 51, le fut 40 délimite un logement, avant 58 et arrière 59 dont chacun reçoit en coulissement axial un fourreau escamotable avant 60, arrière 61.
Chaque fourreau escamotable avant 60, arrière 61 est guidé en coulissement axial dans son logement associé avant 58, arrière 59 en coopérant à la fois avec la surface cylindrique interne concave du logement et avec la portion en vis-à-vis de la surface cylindrique externe de l’axe de fourchette 24.
Chaque fourreau escamotable avant 60, arrière 61 comporte un corps tubulaire interne, avant 62 et arrière 63, délimité par une surface cylindrique interne concave 64, 65 respectivement, et par une surface radiale d’extrémité axiale, 66, 67 respectivement.
Chaque fourreau escamotable avant 60, arrière 61 est rappelé élastiquement vers une position de repos dans laquelle il est en butée axialement contre une portion de surface radiale de butée en vis-à-vis appartenant à l’anneau de butée associé avant 54, arrière 55 respectivement porté par le fut 40.
A cet effet, chaque fourreau escamotable avant 60, arrière 61 est rappelé élastiquement vers sa position de repos illustrée aux figures 4 et 5 par un ressort de rappel avant 68, arrière 69.
La raideur axiale de chaque ressort de rappel avant 56, arrière 57 est supérieure à la raideur axiale de chaque ressort opposé de rappel avant 68, arrière 69.
Chaque bras arrière 2022 et avant 2024 du pontet porte au moins doigt radial de freinage, avant 70 et 71, qui - en fonction de la position axiale de l’axe de fourchette 24 par rapport au un bras radial associé du pontet 2020 – est apte à coopérer ou non avec le fourreau escamotable associé avant 60, arrière 61.
Plus précisément et à titre non limitatif, chaque bras arrière 2022 et avant 2024 porte trois doigts radiaux de freinage 70, 71 agencés dans le même plan radial et qui sont répartis angulairement de manière régulière.
Chaque doigt radial de freinage 70, 71 est monté coulissant axialement dans un perçage radial associé 72, 73 formé dans le bras radial 2022, 2024 du pontet 2020.
La dimension radiale de chaque doigt radial de freinage 70, 71 est supérieure à l’épaisseur de chaque bras radial tubulaire 2022, 2024 de telle manière que, dans la configuration représentée aux figures 3 et 5, chaque tronçon d’extrémité radiale, interne et externe, d’un doigt radial de freinage s’étend à l’extérieur du bras radial tubulaire associé 2022, 2024.
Le tronçon d’extrémité radiale interne 74, 75 de chaque doigt radial de freinage 70, 71 est ici de forme tronconique et il est apte à être reçu radialement dans une rainure de profil complémentaire avant 76, arrière 77 formée dans l’axe de fourchette 24.
Ainsi, au point mort et comme représenté aux figures 3 et 5, les trois tronçons tronconiques 74 des trois doigts radiaux avant de freinage 70 sont reçus simultanément dans la rainure complémentaire avant 76, tandis que les trois tronçons tronconiques 75 des trois doigts radiaux arrière de freinage 71 sont reçus simultanément dans la rainure complémentaire arrière 77.
Les trois doigts radiaux de freinage 70, 71 de chaque groupe sont rappelés élastiquement vers cette position radialement la plus interne, ici par un jonc annulaire associé 78, 79.
Chaque rainure avant 76, arrière 77 formée dans l’axe de fourchette 24 constitue un profil de came qui commande les déplacements radiaux des doigts radiaux de freinage associés 70, 71 en fonction de la position axiale relative de l’axe de fourchette 24 par rapport aux bras radiaux 2022, 2024 du pontet 2020.
Le tronçon d’’extrémité radiale externe 80, 81 de chaque doigt radial de freinage 70, 71 est délimité par une face d’extrémité libre 82, 83 dans chacune desquelles est formée une rainure qui reçoit le jonc annulaire associé 78, 79 de rappel élastique.
Comme cela sera expliqué par la suite, en fonction de la position axiale de l’axe de fourchette 24 par rapport audit un bras du pontet 2020, chaque doigt radial de freinage est apte à occuper :
- une position de repos radialement la plus interne (Voir figures 3, 5, 6B, 9B, 10B et 12B) dans laquelle il n’est pas apte à coopérer avec le fourreau escamotable associé 60, 61 ;
- une position active radialement la plus externe (Voir figures 7B et 8B) dans laquelle son tronçon d’extrémité radiale externe 80, 81 est apte à coopérer avec la surface radiale d’extrémité axiale 66, 67 du fourreau escamotable associé 60, 61 qui est la surface d’entraînement du fourreau escamotable associé 60, 61 ;
- et au moins une position active radialement intermédiaire (Voir figures 11B) dans laquelle sa face d’extrémité libre 82, 83 est apte à coopérer activement avec ladite surface cylindrique interne concave 64, 65 du fourreau escamotable associé 60, 61 qui est la surface de freinage du fourreau escamotable associé 60, 61.
- une position active radialement la plus externe (Voir figures 7B et 8B) dans laquelle son tronçon d’extrémité radiale externe 80, 81 est apte à coopérer avec la surface radiale d’extrémité axiale 66, 67 du fourreau escamotable associé 60, 61 qui est la surface d’entraînement du fourreau escamotable associé 60, 61 ;
- et au moins une position active radialement intermédiaire (Voir figures 11B) dans laquelle sa face d’extrémité libre 82, 83 est apte à coopérer activement avec ladite surface cylindrique interne concave 64, 65 du fourreau escamotable associé 60, 61 qui est la surface de freinage du fourreau escamotable associé 60, 61.
On a indiqué sur différentes figures les distances suivantes :
- D1 qui est la distance axiale séparant l’extrémité libre avant du fourreau 40 de la face latérale en vis-à-vis des tronçons d’extrémité radiale externe 80 des doigts radiaux avant de freinage 70 ;
- D2 qui est la distance axiale séparant l’extrémité libre avant du fourreau 40 de la surface radiale d’extrémité axiale 66 du fourreau escamotable avant 60 ;
- D3 qui est la distance axiale séparant la face latérale en vis-à-vis des tronçons d’extrémité radiale externe 80 des doigts radiaux avant de freinage 70 de la surface radiale d’extrémité axiale 66 du fourreau escamotable avant 60.
- D1 qui est la distance axiale séparant l’extrémité libre avant du fourreau 40 de la face latérale en vis-à-vis des tronçons d’extrémité radiale externe 80 des doigts radiaux avant de freinage 70 ;
- D2 qui est la distance axiale séparant l’extrémité libre avant du fourreau 40 de la surface radiale d’extrémité axiale 66 du fourreau escamotable avant 60 ;
- D3 qui est la distance axiale séparant la face latérale en vis-à-vis des tronçons d’extrémité radiale externe 80 des doigts radiaux avant de freinage 70 de la surface radiale d’extrémité axiale 66 du fourreau escamotable avant 60.
Description du fonctionnement.
Par la suite, on décrira à titre d’exemple l’engagement ou passage (puis le désengagement) d’un rapport de vitesse par crabotage de la couronne de crabotage avant 2624.
Par la suite, on décrira à titre d’exemple l’engagement ou passage (puis le désengagement) d’un rapport de vitesse par crabotage de la couronne de crabotage avant 2624.
Position de point mort
Dans la position relative des différents composants illustrée aux figures 1 à 5, le système est au point mort et :
- sous l’action du jonc 78 de rappel, chaque tronçon d’extrémité radiale interne 74 de chaque doigt radial avant de freinage 70 est reçu dans la rainure avant 76 de l’axe de fourchette 24 ;
- sous l’action de son ressort de rappel 68, le coulisseau escamotable 60 est en appui axial contre l’anneau avant de butée 54 qui, sous l’action de son ressort de rappel 56, est lui-même en appui axial contre l’épaulement radial avant 50 du fut 40 ;
- le baladeur de crabotage 2618 est dans sa position axiale de point mort dans laquelle il est maintenu par la cartouche de billage.
Dans la position relative des différents composants illustrée aux figures 1 à 5, le système est au point mort et :
- sous l’action du jonc 78 de rappel, chaque tronçon d’extrémité radiale interne 74 de chaque doigt radial avant de freinage 70 est reçu dans la rainure avant 76 de l’axe de fourchette 24 ;
- sous l’action de son ressort de rappel 68, le coulisseau escamotable 60 est en appui axial contre l’anneau avant de butée 54 qui, sous l’action de son ressort de rappel 56, est lui-même en appui axial contre l’épaulement radial avant 50 du fut 40 ;
- le baladeur de crabotage 2618 est dans sa position axiale de point mort dans laquelle il est maintenu par la cartouche de billage.
Début de la course d'engagement avant l’intervention de l’assistance
L’actionneur non représenté provoque la translation axiale dans le premier sens S1 du pontet 2020 qui entraîne l’axe de fourchette 24.
L’actionneur non représenté provoque la translation axiale dans le premier sens S1 du pontet 2020 qui entraîne l’axe de fourchette 24.
L’axe de fourchette 24 entraîne la fourchette 22 qui entraîne le baladeur de crabotage 2618 qui vient en appui axial (Dents contre dents) contre la couronne de crabotage avant 2624.
Dans cette position relative des différents composants illustrée aux figures 6A et 6B, sous l’action du jonc 78 de rappel, chaque tronçon d’extrémité radiale interne 74 de chaque doigt radial avant de freinage 70 reste au fond de la rainure avant 76 de l’axe de fourchette 24.
On constate une réduction de la distance D3 correspondant au déplacement axial vers l’avant du pontet 2020 par rapport au fut 40.
Suite de la course d'engagement avec armement du frein
Le baladeur de crabotage étant en en appui axial (Dents contre dents) contre la couronne de crabotage avant 2624, la fourchette 22 et l’axe de fourchette 24 ne peuvent plus se déplacer axialement vers l’avant, et la poursuite de la course d’actionnement du pontet 2020 provoque le début de la compression axiale du ressort d’assistance 2046.
Le baladeur de crabotage étant en en appui axial (Dents contre dents) contre la couronne de crabotage avant 2624, la fourchette 22 et l’axe de fourchette 24 ne peuvent plus se déplacer axialement vers l’avant, et la poursuite de la course d’actionnement du pontet 2020 provoque le début de la compression axiale du ressort d’assistance 2046.
Sous l’effet de la coopération de son tronçon tronconique d’extrémité radiale interne 74 avec le profil de came que constitue la rainure 76, chaque doigt radial de freinage avant 70 coulisse radialement vers l’extérieur (En éloignement de l’axe A) dans son perçage associé 72.
Comme on peut le voir aux figures 7A et 7B, du fait de cette course radiale vers l’extérieur, le tronçon d’extrémité radiale externe 80 de chaque doigt radial de freinage avant 70 s’étend en regard de la surface radiale d’extrémité axiale 66 du fourreau escamotable avant 60.
Simultanément, la distance D3 est devenue égale à zéro et chaque doigt radial de freinage avant 70 est au contact de la portion en vis-à-vis de la surface 66 du fourreau avant 60 qui, au sens de l’invention, constitue une surface d’entraînement axial dans le premier sens S1 du fourreau 60 par le pontet 2020.
Les distances D1 et D2 sont désormais égales.
Les doigts radiaux avant de freinage 70 sont dans une position dite « d’armement ».
Suite de la course d'engagement avec compression du ressort d’assistance
Le baladeur de crabotage étant en en appui axial (Dents contre dents) contre la couronne de crabotage avant 2624, et la poursuite de la course d’actionnement du pontet 2020 provoque la compression axiale du ressort d’assistance 2046, tandis que les doigts radiaux avant de freinage 70 continuent de coulisser radialement vers l’extérieur en entraînant simultanément le fourreau escamotable avant 60 axialement vers l’avant.
Le baladeur de crabotage étant en en appui axial (Dents contre dents) contre la couronne de crabotage avant 2624, et la poursuite de la course d’actionnement du pontet 2020 provoque la compression axiale du ressort d’assistance 2046, tandis que les doigts radiaux avant de freinage 70 continuent de coulisser radialement vers l’extérieur en entraînant simultanément le fourreau escamotable avant 60 axialement vers l’avant.
Dans cette position relative des différents composants illustrée aux figures 8A et 8B, la face d’extrémité libre interne de chaque doigt radial avant de freinage 70 est en appui radial contre la surface cylindrique convexe de l’axe de fourchette 24 contre laquelle elle est maintenue par le jonc élastique de rappel 78.
Les distances D1 et D2 sont toujours égales mais sont réduites.
Fin de la course d’engagement avec intervention de l’assistance
Sous l’action du ressort d’assistance 2046 comprimé, les dents du baladeur de crabotage 2018 finissent par pénétrer axialement entre celles de la couronne de crabotage avant 2624.
Sous l’action du ressort d’assistance 2046 comprimé, les dents du baladeur de crabotage 2018 finissent par pénétrer axialement entre celles de la couronne de crabotage avant 2624.
Simultanément, la fourchette 22 et son axe de fourchette 24 sont entraînés axialement vers l’avant.
Comme on peut le voir aux figures 9A et 9B, le déplacement axial relatif de l’axe de fourchette 24 par rapport au pontet 2020 et aux doigts radiaux avant de freinage 70, et l’action du jonc de rappel 78, ont provoqué le retour de ces derniers dans leur position de repos radialement la plus interne.
Dans cette position, il n’y a plus d’interférence possible entre les doigts radiaux avant de freinage 70 et le coulisseau escamotable avant 60 et il existe un très léger jeu radial « j » (voir ) entre chaque face d’extrémité libre 82 et la surface cylindrique interne concave 64 en vis-à-vis du corps tubulaire interne 62 du fourreau escamotable avant 60.
Ainsi, sous l’action de son ressort de rappel 68, le coulisseau est apte à se déplacer axialement dans le second sens S2 par rapport au fut 40.
Rapport de vitesse engagé
Le baladeur de crabotage 2618 continue de se déplacer axialement jusqu’à ce que sa butée (Non représentée) entre en contact avec la couronne avant de crabotage 2624.
Le baladeur de crabotage 2618 continue de se déplacer axialement jusqu’à ce que sa butée (Non représentée) entre en contact avec la couronne avant de crabotage 2624.
Durant cette phase de fonctionnement, le rapport étant déjà partiellement engagé, le couple moteur de l’arbre est appliqué au pignon fou solidaire de cette couronne de crabotage.
Du fait des angles « anti-lâchers » des dents de la couronne de crabotage et du baladeur, ce couple aide le baladeur à terminer sa course de rabotage.
Comme on peut le voir aux figures 10A et 10B, le coulisseau escamotable est revenu dans sa position de repos contre l’anneau de butée avant 54.
Les doigts radiaux avant de freinage sont reçus axialement – avec jeu radial « j » - à l’intérieur du corps tubulaire interne 62 du fourreau escamotable avant 60.
Début de la course de désengagement
Lorsque l’on provoque le désengagement du rapport préalablement engagé, le couple résiduel appliqué sur les angles « anti-lâchers » des dents de la couronne avant de crabotage 2624 s’oppose à la « sortie » du baladeur de crabotage 2618 (axialement selon le second sens S2) hors de la couronne de crabotage.
Lorsque l’on provoque le désengagement du rapport préalablement engagé, le couple résiduel appliqué sur les angles « anti-lâchers » des dents de la couronne avant de crabotage 2624 s’oppose à la « sortie » du baladeur de crabotage 2618 (axialement selon le second sens S2) hors de la couronne de crabotage.
Comme on peut le voir aux figures 11A et 11B, l’axe de fourchette 24 se déplace axialement vers l’arrière dans le second sens S2 vers sa position de point mort et son début de déplacement provoque à nouveau le déplacement radialement vers l’extérieur des doigts radiaux avant de freinage 70 qui – après le rattrapage du jeu radial « j » - viennent au contact et en appui contre la portion en vis-à-vis de la surface cylindrique interne concave 64 du corps tubulaire interne 62 du fourreau escamotable avant 60.
Chaque doigt radial avant de freinage 70 est dans sa position active, radialement intermédiaire, dans laquelle sa face d’extrémité libre 82 coopère avec la surface 64 qui est la surface de freinage du fourreau escamotable avant 60.
Sous cette action de freinage des doigts radiaux avant de freinage 70, le fourreau escamotable avant est verrouillé temporairement par rapport au pontet 2020 et à l’axe de fourchette 24.
En conséquence, le coulisseau escamotable avant 60 entraîne axialement l’anneau de butée avant 54 selon le second sens S2.
Ainsi, il existe une distance D4 entre l’anneau avant de butée 54 et l’épaulement radial interne avant 50 du fut 40.
De ce fait, la compression axiale à nouveau du ressort d’assistance 2046 est limitée à la valeur du jeu des doigts radiaux avant de freinage par rapport à la nervure avant 76, multipliée par la tangente de l’angle de la nervure.
Cette compression du ressort d’assistance 2046 est négligeable et il n’y a pas d’intervention de l’assistance lors du désengagement du rapport préalablement engagé.
Fin de désengagement du rapport
L’ensemble continue de se déplacer axialement vers l’arrière selon le second sens S2 jusqu’au désengagement des dents du baladeur de crabotage 2618 hors de la couronne avant de crabotage 2024.
L’ensemble continue de se déplacer axialement vers l’arrière selon le second sens S2 jusqu’au désengagement des dents du baladeur de crabotage 2618 hors de la couronne avant de crabotage 2024.
Le ressort d’assistance 2046 agit sur la bague arrière 2030 qu’il ramène contre le pontet 2020.
Comme on peut le voir aux figures 12A et 12B, la course axiale dans le second sens S2 du fourreau escamotable 60 est maximale et l’anneau avant de butée 54 en butée axiale vers l’arrière contre l’épaulement radial interne d’extrémité avant de la chemise 46 du fut 40.
Dans cette position axiale, les doigts radiaux avant 70 sont à nouveau dans leur position radialement la plus interne dans la rainure 76 et ils libèrent ou déverrouillent le coulisseau escamotable avant 60.
Ainsi déverrouillé, sous l’action de l’anneau avant de butée 54 sollicité axialement dans le premier sens S1 par son ressort de rappel 56, le fourreau escamotable avant 60 va retourner vers sa position de repos illustrée aux figures 3 et 5.
La course maximale D4 de l’anneau de butée avant 54 est telle qu’elle garantit un dégagement des dents du baladeur de crabotage 2618 hors de la couronne avant de crabotage 2024.
A titre de variante(s) non représenté(s), l’invention n’est pas limitée au mode de réalisation qui vient d’être décrit faisant appel à un ensemble de doigts radiaux de freinage/verrouillage rappelés par un jonc élastique.
Tout système extensible équivalent peut être utilisé dans le même but et avec les mêmes fonctions.
Il est aussi possible de supprimer la butée effaçable 54. Le fourreau escamotable 60 ne pouvant alors se déplacer axialement dans le second sens S2, les doigts radiaux de freinage 70 frotteraient alors le long de la surface de freinage 64.
Claims (8)
- Dispositif assisté (20) d'entraînement en translation axiale d'une fourchette (22) de boîte de vitesses fixée sur un axe (24) de fourchette par rapport à un élément structurel (40) pour l’engagement d’un rapport de vitesse, qui comporte :
- un pontet (2020), sur lequel agit un organe externe de commande pour l'entraîner en translation axiale, qui comporte deux bras (2024, 2022) qui sont traversés par l'axe de fourchette (24) et qui est monté coulissant dans les deux sens (S1, S2) le long de l'axe de fourchette (24) sur une course déterminée ;
- et un ressort (2046) d'assistance traversé par l'axe de fourchette (24) qui est monté comprimé axialement entre un bras (2022) du pontet (2020) et une bague (2028) liée axialement à l'axe de fourchette (24),
dans lequel, lors de l'engagement d'un rapport de vitesse :
- le pontet (2020) est entraîné en translation axiale dans un premier sens (S1) tout en pouvant coulisser le long de l’axe de fourchette (24) ;
- et le ressort (2046) d'assistance enroulé autour de l'axe de fourchette (24) est comprimé axialement par le déplacement du pontet (2020) en emmagasinant de l'énergie sur une première partie de la course d'engagement de l’axe de fourchette (24), puis libère son énergie pour assister l'engagement du rapport sur une deuxième partie, dite course d’assistance à l’engagement,de la course d'engagement de l’axe de fourchette (24),
et dans lequel, lors du désengagement dudit rapport de vitesse, l’axe de fourchette (24) est entraîné en translation axiale dans un second sens (S2) opposé au premier sens (S1),
caractérisé en ce qu’il comporte :
- un frein (70-71) qui intervient entre le pontet (2020) et l’élément structurel fixe (40, 60-61) pour limiter temporairement la course axiale du pontet (2020) par rapport audit élément structurel fixe (40, 60-61) durant une première partie de la course de désengagement de l’axe de fourchette (24). - Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le frein comporte un doigt radial de freinage (70, 71) qui est monté coulissant dans un perçage radial (72, 73) d’un bras (2024, 2022) du pontet (2020) et dont :
- une extrémité libre (82, 83), radialement externe, est apte à coopérer avec l’élément structurel fixe (40, 60-61) ;
- et une extrémité radiale interne (74, 75) qui coopère avec un profil de came (76, 77) formé en vis-à-vis dans l’axe de fourchette (24) qui commande les déplacements radiaux du doigt de freinage (70, 71) en fonction de la position axiale relative de l’axe de fourchette (24) par rapport audit un bras du pontet (2022, 2024). - Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le doigt radial de freinage (70, 71) coopère avec un élément escamotable (60, 61) qui est monté mobile axialement par rapport à l’élément structurel fixe (40) entre :
- une position de repos vers laquelle il est rappelé élastiquement (78, 79) et dans laquelle il est en butée contre une surface de butée portée par l’élément structurel fixe (40) ;
- et une position escamotée qui est décalée axialement dans le premier sens (S1) par rapport à sa position de repos et vers laquelle il est entraîné axialement par le doigt radial de freinage (70, 71) lors de ladite course d’assistance à l’engagement. - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que l’élément escamotable (60, 61) comporte :
- une surface d’entraînement (66, 67) avec laquelle un tronçon d’extrémité radiale externe (80, 81) du doigt radial de freinage (60, 61) est apte à coopérer pour l’entraîner vers sa position escamotée ;
- une surface de freinage (64, 65) avec laquelle l’extrémité libre (82, 83) du doigt radial de freinage (60, 61) est apte à coopérer pour limiter temporairement la course axiale du pontet (2020) par rapport audit élément escamotable (60, 61) lorsque ce dernier est dans sa position de repos. - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que l’élément escamotable est un fourreau escamotable (60, 61) qui est traversé par l’axe de fourchette (24) et qui comporte un corps tubulaire (62, 63) dont une surface interne (64, 65) constitue ladite surface de freinage et dont une extrémité axiale (66, 67) constitue ladite surface d’entraînement.
- Dispositif selon l’une ses revendications 4 ou 5, caractérisé en ce que, en fonction de la position axiale de l’axe de fourchette (24) par rapport audit un bras (2022, 2024) du pontet (2020), le doigt radial de freinage (70, 71) est apte à occuper :
- une position radialement la plus interne dans laquelle il n’est pas apte à coopérer avec l’élément escamotable (60, 61) ;
- une position radialement la plus externe dans laquelle son tronçon d’extrémité radiale externe (80, 81) est apte à coopérer avec ladite surface (66, 67) d’entraînement de l’élément escamotable (60, 61) ;
- et une position radialement intermédiaire dans laquelle son extrémité libre (82, 83) est apte à coopérer avec ladite surface (64, 65) de freinage de l’élément escamotable (60, 61),
et en ce que le doigt radial de freinage (70, 71) est rappelé élastiquement (78, 79) vers sa position radialement la plus interne. - Dispositif selon l’une quelconque des revendications 3 à 6, caractérisé en ce que ladite surface de butée appartient à une butée (54, 55) qui est montée mobile axialement par rapport à l’élément structurel fixe (40, 60, 61) entre :
- une position de repos vers laquelle elle est rappelé élastiquement (56, 57) et dans laquelle elle est en appui axial contre une surface d’appui (50, 51) portée par l’élément structurel fixe ;
- et une position active qui est décalée axialement dans le second sens par rapport à sa position de repos et vers laquelle elle (54, 55) est apte à être entraînée axialement par l’élément escamotable (60, 61). - Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que la butée mobile est un anneau de butée (54) qui est traversé par l’axe de fourchette (24), qui est guidé en coulissement axial par rapport à l’élément structurel fixe (40).
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2020
- 2020-11-10 FR FR2011546A patent/FR3116097B1/fr active Active
Patent Citations (6)
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| FR3116097B1 (fr) | 2022-11-18 |
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