FR3123282A1 - Module de commande de boîte de vitesses multifonction robotisé - Google Patents

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Richard Chouchana
Ciprian CONSTANTINESCU
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Abstract

Ce module (4) de commande multifonction pour boîte de vitesses de véhicule motorisé comprend un actionneur de sélection des vitesses (5), un actionneur de passage des vitesses (6) de la boîte de vitesses, un actionneur (7) de commande d'embrayage (8), et des moteurs (9 ; 10) destinés à l’actionnement robotisé des actionneurs de sélection (5), de passage (6) et de l’actionneur (7) de la commande d’embrayage (8) de la boîte de vitesses. Figure pour l’abrégé : Fig 3

Description

Module de commande de boîte de vitesses multifonction robotisé
La présente invention concerne les modules de commande interne de boîte de vitesses de véhicule automobile.
L’invention se rapporte à la commande de l’embrayage et aux actionneurs de sélection et de passage de vitesses de façon robotisée.
L’invention porte plus particulièrement sur un module multifonction comprenant les actionneurs de sélection et de passage de vitessesainsi qu’un actionneur de la commande d’embrayage, le module permettant de robotiser une boîte de vitesses.
Techniques antérieures
Dans un véhicule automobile, la commande d'embrayage de la boîte de vitesses est communément indépendante et éloignée des actionneurs qui permettent de changer les rapports de vitesses.
Dans le cadre d’une robotisation des boîtes de vitesses mécaniques des véhicules automobiles, des modules robotisés permettent d’être positionnés à la place des modules mécaniques précédemment cités et d’avoir le même rôle tout en étant robotisés.
On a représenté sur la des modules fixés sur le carter 1 d’une boîte de vitesses robotisée. Un premier module 2 permet de contenir les actionneurs de sélection et de passage de vitesses, tandis qu’un second module 3 comprend l’actionneur de la commande d‘embrayage ainsi que les composants électroniques pour l’ensemble de la boîte de vitesses.
La zone du GMP (Groupe Moto Propulseur) comprenant les modules robotisés est alors assez encombrée, ce qui ne facilite pas l’accès aux différents composants, leur réparation étant complexifiée et économiquement désavantageuse.
La présente invention a donc pour but de pallier les inconvénients précités en réduisant l’encombrement des modules robotisés et en les rassemblant en un module unique multifonction de boîte de vitessesrobotisée de véhicule automobile.
La présente invention a pour objet un module de commande multifonction pour boîte de vitesses de véhicule motorisé, comprenant un actionneur de sélection des vitesses, un actionneur de passage des vitesses de la boîte de vitesses, un actionneur de commande d'embrayage, et des moteurs destinés à l’actionnement robotisé des actionneurs de sélection, de passage et de commande d’embrayage de la boîte de vitesses.
Ainsi, le module de commande regroupe plusieurs actionneurs au même emplacement et permet de gagner de l’espace ainsi que de faciliter la réparation ou le replacement des actionneurs. De plus, la robotisation de ces actionneurs dans un format compact permet de robotiser une boîte de vitesse mécanique en installant un unique module.
Avantageusement, la module de commande comprend un axe de commande de sélection et de passage des vitesses.
Avantageusement, l’actionneur de sélection comprend un levier de sélection, et l’actionneur de passage des vitesses comprend un levier de passage, l’axe de commande étant mû en translation et en rotation axiale respectivement par le levier de sélection et par le levier de passage de vitesses, les deux leviers de sélection et de passage étant reliés aux moteurs.
Avantageusement, l’axe de commande comprend un doigt d’actionnement pour la sélection et le passage des vitesses.
Avantageusement, l’actionneur de sélection comprend un tube de sélection comprenant au moins deux cames sur sa surface interne positionnées à des hauteurs longitudinales différentes, et le levier de sélection est un axe positionné dans l’alignement de l’axe de commande et comprenant des rouleaux perpendiculaires à l’axe du levier de sélection, le levier de sélection étant destiné à être introduit dans le tube de sélection de sorte que les rouleaux sont sélectivement positionnés dans l’une des cames du tube de sélection, le tube de sélection étant mû en rotation avec le moteur destiné à la sélection de vitesse, et déclenchant un mouvement axial du levier de sélection.
Avantageusement, le levier de passage est positionné perpendiculairement à l’axe de commande, et l’actionneur de passage comprend un premier point d’accrochage et un bras de passage relié d’une part au moteur destiné au passage de vitesse et d’autre part au levier de passage par le premier point d’accrochage, le bras de passage décrivant un arc de cercle lorsque le moteur est activé, de sorte qu’un mouvement de rotation de l’axe de commande est déclenché.
Avantageusement, l’actionneur de commande d'embrayage comprend un levier d’embrayage, un second point d’accrochage et un bras d’embrayage relié d’une part au moteur destiné à l’embrayage et d’autre part au levier d’embrayage par le second point d’accrochage, le levier d’embrayage déclenchant un mouvement de rotation ou hélicoïdal à la commande d’embrayage.
Avantageusement, les actionneurs de sélection et de passage de vitesses sont activés par un moteur commun destiné à la sélection et au passage de vitesses ou sont activés chacun respectivement par un premier moteur et un second moteur, les premier et second moteurs étant concentriques, et dans lequel le moteur destiné à l’embrayage est un moteur indépendant, positionné de manière concentrique ou parallèlement à l’au moins un autre moteur, tous les moteurs étant électriques et comprenant des capteurs de position.
Avantageusement, le module de commande comprend une commande d’embrayage hydraulique ou mécanique actionnée par l’actionneur de commande d’embrayage.
L’invention a également pour objet un véhicule automobile comprenant un module de commande multifonction pour boîte de vitesses tel que défini précédemment.
D’autres buts, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels :
illustre schématiquement des modules d’une boîte de vitesses selon l’état de la technique ;
illustre schématiquement un module de commande multifonction fixé à un carter d’une boîte de vitesses, selon un mode de réalisation de l’invention où les moteurs sont concentriques ;
est une coupe schématique d’un module de commande multifonction selon un mode de réalisation de l’invention où les moteurs sont concentriques et où la commande d’embrayage est hydraulique ;
est une coupe schématique d’un module de commande multifonction selon un mode de réalisation de l’invention où les moteurs sont concentriques et où la commande d’embrayage est mécanique ; et
illustre schématiquement un embrayage et un module de commande multifonction d’une boîte de vitesses selon un mode de réalisation de l’invention où les moteurs sont parallèles non concentriques.
Exposé détaillé d’au moins un mode de réalisation
On a représenté sur la un module 4 de commande multifonction fixé au carter 1 d’une boîte de vitesses d’un véhicule automobile. Le module 4 de commande multifonction comprend un actionneur de sélection des vitesses 5, un actionneur de passage des vitesses 6, un actionneur 7 de la commande d’embrayage 8, et des moteurs 9 et 10 destinés à l’actionnement des actionneurs de sélection 5, de passage 6 et de l’actionneur 7 de commande embrayage 8, représentés en détails sur la et sur la . Par exemple, les moteurs sont électriques.
Le module 4 comprend en particulier une commande d’embrayage 8, actionnée par l’actionneur 7 de commande embrayage 8, qui comprend un circuit hydraulique 11 ou un circuit mécanique 12 d’embrayage partant du module 4 de commande multifonction.
Le module 4 de commande multifonction est fixé au carter 1 à l’aide de moyens de fixations (non représentés) tels que des vis ou des clips de sorte que la réparation ou le remplacement d’un tel module s’effectue plus rapidement que pour les modules 2 et 3 de l’art antérieur présentés la .
De plus, le module 4 de commande multifonction s’adapte à une architecture de boîte de vitesses et d’embrayage déjà existante sur un véhicule à boîte de vitesses mécanique, permettant de robotiser une boîte de vitessesmécanique.
Le module 4 de commande multifonction comprend un support de fixation 13 du module 4 et une entretoise 14 fixés sur le carter 1. L’entretoise 14 est prise en sandwich entre le carter 1 et le support de fixation 13.
Le module 4 de commande comprend en outre un axe de commande 15 apte à se déplacer axialement et en rotation autour de son axe au sein du module 4. Le support de fixation 13 et l’entretoise 14 guident axialement l’axe de commande 15. L’axe de commande 15 comprend une extrémité 16 à l’extérieur du module 4.
L’axe de commande 15 comprend un doigt d’actionnement 17 lui permettant de sélectionner et de passer les vitesses de la boîte de vitesses. Le doigt d’actionnement 17 est positionné sur l’extrémité de l’axe de commande 15, par exemple perpendiculairement à l’axe de commande 15, de sorte que le doigt d’actionnement 17 coopère avec plusieurs axes de fourchette par l’intermédiaire d’autant de crabots (non représentés) de façon à assurer d’une part la sélection des vitesses lorsque l’axe de commande 15 est mû axialement, et d’autre part le passage des vitesses lorsque l’axe de commande 15 est mû en rotation.
L’actionneur de sélection des vitesses 5 comprend un levier de sélection 18 des vitesses et un tube de sélection 19.
Le levier de sélection 18 est un axe positionné dans l’alignement et au contact de l’axe de commande 15 et comprend des rouleaux perpendiculaires 20 à l’axe du levier de sélection 18 de sorte que les rouleaux 20 créent de légères protubérances cylindriques sur le levier de sélection 18. Par exemple, deux rouleaux 20 sont placés diamétralement opposés autour de l’axe du levier de sélection 18. Le tube de sélection 19 est creux et comprend des cames 21 sur sa surface interne positionnées à des hauteurs longitudinales différentes, ou autrement dit, des cames disposées à différentes hauteurs selon l’axe longitudinal. Le levier de sélection 18 est destiné à être introduit dans le tube de sélection 19 de sorte que les rouleaux 20 sont sélectivement positionnés dans les cames 21 du tube de sélection 19. Par exemple, six cames 21 sont placées le long de la surface interne du tube de sélection 19 sur trois hauteurs longitudinales différentes, deux cames 21 par hauteurs et diamétralement opposées de sorte que les deux rouleaux 20 s’insèrent dans deux cames 21 à la fois.
Le levier de sélection 18 est mobile axialement et fixe en rotation tandis que le tube de sélection 19 est mobile en rotation et est fixe en translation.
Dans un mode de réalisation, l’un des moteurs 9 du module 4 de commande multifonction est un moteur destiné à la sélection des vitesses. Il est par exemple directement relié au tube de sélection 19, partageant le même axe de rotation ou reliée par un système d’engrenages (non représentée).
Lorsque le moteur 9 destiné à la sélection des vitesses entre en rotation, le tube de sélection 19 tourne légèrement, forçant les rouleaux 20 du levier de sélection 18 à passer d’une came 21 à une autre ayant une hauteur longitudinale différente. Le levier de sélection 18 est ainsi mû axialement et déplace l’axe de commande 15 selon son axe afin de sélectionner les vitesses grâce au doigt d’actionnement 17. Les trois hauteurs de cames 21 permettent par exemple pour une première hauteur de sélectionner les première et deuxième vitesses, pour une deuxième hauteur de sélectionner les troisième et quatrième vitesses, et pour une troisième hauteur de sélectionner la cinquième vitesse et la marche arrière.
Pour effectuer ce mouvement, le moteur 9 destiné à la sélection des vitesses n’effectue qu’une petite rotation, de l’ordre de quelques degrés ou dizaines de degrés, ne consommant ainsi que peu d’énergie.
L’actionneur de passage des vitesses 6 comprend un levier de passage 22, un bras de passage 23 et un premier point d’accrochage 24 reliant le bras de passage 23 et le levier de passage 22.
Le levier de passage 22 est un corps allongé positionné perpendiculairement à l’axe de commande 15, une extrémité étant fixée à l’axe de commande 15, l’autre extrémité accueillant le premier point d’accrochage 24, par exemple de type pivot.
Dans un mode de réalisation, l’un des moteurs 9 du module 4 de commande multifonction est un moteur destiné au passage des vitesses. Il est par exemple directement relié au bras de passage 23 et a le même axe que l’axe de commande 15, de sorte que le bras de passage 23 effectue un mouvement circulaire autour de l’axe de commande 15 lorsque le moteur destiné au passage des vitesses est en fonctionnement. Dans un mode de réalisation particulier représenté sur la ou sur la , le moteur destiné au passage des vitesses et le moteur destiné à la sélection des vitesses sont regroupés en un moteur 9 commun destiné à la sélection et au passage des vitesses.
Dans un mode de réalisation alternatif non représenté, le moteur destiné à la sélection des vitesses et le moteur destiné au passage des vitesses sont deux moteurs distincts, un premier moteur étant destiné à la sélection des vitesses et un second moteur étant destiné au passage des vitesses, les premier et second moteurs étant concentriques.
Le bras de passage 23 est relié d’une part au moteur destiné au passage de vitesses et d’autre part au premier point d’ancrage 24 de sorte que lorsque le bras de passage 23 décrit un arc de cercle grâce à l’activation du moteur 9, le levier de passage 22 génère la rotation de l’axe de commande 15, permettant le passage d’une vitesse selon l’angle de rotation effectué.
Par exemple, une consigne pour une première vitesse implique l’utilisation de la came 21 correspondant à la sélection de la première et de la seconde vitesse et implique de faire pivoter l’axe de commande 15 avec un angle ou un sens de rotation permettant le passage de la première vitesse plutôt que de la seconde.
L’actionneur 7 de la commande d’embrayage 8 comprend un levier d’embrayage 25, un second point d’accrochage 26 et un bras d’embrayage 27.
L’actionneur 7 de la commande d’embrayage 8 est mis en mouvement par le moteur 10 destiné à l’embrayage. Le moteur destiné à l’embrayage est un moteur 10 indépendant.
Dans un mode de réalisation représenté sur les figures 2, 3 et 4, le moteur 10 destiné à l’embrayage est positionné de manière concentrique à l’axe de commande 15 et est par exemple positionné autour du moteur 9, destiné à la sélection des vitesses et/ou au passage des vitesses.
Dans un autre mode de réalisation représenté sur la , le moteur 10 destiné à l’embrayage est positionné de sorte que l’axe de rotation du moteur 10 est parallèle à l’axe de commande 15 mais non concentrique à ce dernier.
Le bras d’embrayage 27 est relié d’une part au moteur 10 destiné à l’embrayage et d’autre part au levier d’embrayage 25 par le second point d’accrochage 26. Le second point d’accrochage 26 est par exemple une liaison de type pivot glissant.
Lorsque le moteur 10 destiné à l’embrayage entre en fonctionnement, le bras d’embrayage 27 entraîne le levier d’embrayage 25 et déclenche un mouvement de rotation ou un mouvement hélicoïdal du levier d’embrayage 25 auprès de la commande d’embrayage 8.
La commande d’embrayage 8 est par exemple hydraulique ou mécanique.
Dans un mode de réalisation où la commande d’embrayage 8 est hydraulique, comme représentée sur la , le mouvement de la commande d’embrayage 8 est hélicoïdal afin de venir comprimer un cylindre émetteur 28 de fluide.
Dans ce mode de réalisation, la commande d’embrayage 8 comprend un cylindre émetteur 28 prenant la forme d’un tore de section verticale rectangulaire rempli d’un fluide. La paroi inférieure et les parois latérales du cylindre émetteur sont creusées dans l’entretoise 14. Le cylindre émetteur 28 est alimenté en fluide par un réservoir 29. Un circuit hydraulique 11 prend son départ dans la partie inférieure du cylindre émetteur 28 et circule jusqu’aux becs de diaphragme d’un embrayage 30 représenté sur la . La paroi supérieure du cylindre émetteur 28 est fermée par la face inférieure d’un piston 31 qui prend la forme d’une rondelle plate. Le piston 31 se déplace verticalement le long des parois latérales du cylindre émetteur 28, entraîné par l’intermédiaire d’un roulement à billes 32 et d’une bague 33 fixée à l’extrémité du levier d’embrayage 25. La bague 33 se déplace hélicoïdalement à l’aide d’un filetage 34 de l’entretoise 14 et n’imprime pas de rotation au piston 31, le roulement à billes 32 étant placé entre la bague 33 et le piston 31. Lorsque le fluide est compressé dans le cylindre émetteur 18, l’embrayage est alors en position débrayée.
Dans un autre mode de réalisation représenté sur la , la commande d’embrayage 8 est mécanique. Seul le mécanisme de la commande d’embrayage 8 est modifié par rapport au mode de réalisation précédent : le nombre de moteurs et leur position peut toujours varier selon les différentes variantes présentées précédemment.
Dans cet autre mode de réalisation, l’actionneur 7 de commande d’embrayage 8 actionne une demi-roue 35 permettant de déplacer un câble ou un circuit mécanique 12 vers une fourchette d’embrayage, une butée d’embrayage ou un récepteur concentrique mécanique qui actionne les becs de diaphragme d’un embrayage tel que représenté sur la .
Dans les modes de réalisation à commande d’embrayage 8 hydraulique ou mécanique, un ressort ou un moyen de rappel (non représenté) est utilisable afin de remettre en position la commande d’embrayage 8.
Afin que chaque actionneur 5, 6 ou 7 effectue le mouvement le plus précis possible pour la sélection des vitesses, le passage des vitesses et l’embrayage, les moteurs 9 ou 10 comprennent des capteurs de position (non représentés) permettant un suivi de la position des actionneurs par le calculateur de bord.

Claims (9)

  1. Module (4) de commande multifonction pour boîte de vitesses de véhicule motorisé, caractérisé en ce qu’il comprend un actionneur de sélection des vitesses (5), un actionneur de passage des vitesses (6) de la boîte de vitesses, un actionneur (7) de commande d'embrayage (8), et des moteurs (9 ; 10) destinés à l’actionnement robotisé des actionneurs de sélection (5), de passage (6) et de l’actionneur (7) de la commande d’embrayage (8) de la boîte de vitesses.
  2. Module selon la revendication 1, comprenant un axe de commande (15) de sélection et de passage des vitesses, dans lequel l’actionneur de sélection (5) comprend un levier de sélection (18), et dans lequel l’actionneur de passage des vitesses (6) comprend un levier de passage (22), l’axe de commande (15) étant mû en translation et en rotation axiale respectivement par le levier de sélection (18) et par le levier de passage (22) de vitesses, les deux leviers de sélection (18) et de passage (22) étant reliés à un moteur (9).
  3. Module selon la revendication 2, dans lequel l’axe de commande (15) comprend un doigt d’actionnement (17) pour la sélection et le passage des vitesses.
  4. Module selon l’une des revendications 2 et 3, dans lequel l’actionneur de sélection (5) comprend un tube de sélection (19) comprenant au moins deux cames (21) sur sa surface interne positionnées à des hauteurs longitudinales différentes, et dans lequel le levier de sélection (18) est un axe positionné dans l’alignement de l’axe de commande (15) et comprenant des rouleaux (20) perpendiculaires à l’axe du levier de sélection (18), le levier de sélection (18) étant destiné à être introduit dans le tube de sélection (19) de sorte que les rouleaux (20) sont sélectivement positionnés dans l’une des cames (21) du tube de sélection (19), le tube de sélection (19) étant mû en rotation avec le moteur (9) destiné à la sélection de vitesse, et déclenchant un mouvement axial du levier de sélection (18).
  5. Module selon l’une quelconque des revendications 2 à 4, dans lequel le levier de passage (22) est positionné perpendiculairement à l’axe de commande (15), et dans lequel l’actionneur de passage (6) comprend un premier point d’accrochage (24) et un bras de passage (23) relié d’une part au moteur (9) destiné au passage de vitesse et d’autre part au levier de passage (22) par le premier point d’accrochage (24), le bras de passage (23) décrivant un arc de cercle lorsque le moteur (9) est activé, de sorte qu’un mouvement de rotation de l’axe de commande (15) est déclenché.
  6. Module selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, dans lequel l’actionneur (7) de commande d'embrayage (8) comprend un levier d’embrayage (25), un second point d’accrochage (26) et un bras d’embrayage (27) relié d’une part au moteur (10) destiné à l’embrayage et d’autre part au levier d’embrayage (25) par le second point d’accrochage (26), le levier d’embrayage (25) déclenchant un mouvement de rotation ou hélicoïdal à la commande d’embrayage (8).
  7. Module selon l’une quelconque des revendications 1 à 6, dans lequel les actionneurs de sélection (5) et de passage (6) de vitesses sont activés par un moteur (9) commun destiné à la sélection et au passage de vitesses ou sont activés chacun respectivement par un premier moteur et un second moteur, les premier et second moteurs étant concentriques, et dans lequel le moteur (10) destiné à l’embrayage est un moteur (10) indépendant, positionné de manière concentrique ou parallèlement à l’au moins un autre moteur (9), tous les moteurs (9 ; 10) étant électriques et comprenant des capteurs de position.
  8. Module selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, comprenant une commande d’embrayage (8) hydraulique ou mécanique actionnée par l’actionneur (7) de commande d’embrayage (8).
  9. Véhicule automobile comprenant un module (4) de commande multifonction pour boîte de vitesses selon l’une quelconque des revendications 1 à 8.
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