WO1994021485A1 - Dispositif d'actionnement de boite de vitesse - Google Patents

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WO1994021485A1
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    • Y10T74/20018—Transmission control
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Definitions

  • the present invention relates to a device for actuating the gearbox associated with an engine, in particular for an automobile, and more particularly such a device comprising:
  • Uncoupling and return means for uncoupling the second shaft from the first shaft after a rotation of the second shaft by a predetermined angle, and returning the second shaft to its initial position after its uncoupling from the first shaft.
  • Such a device is known from document FR-A-877 118.
  • an input shaft is driven by the motor and carries a first series of discs of a disc friction clutch.
  • the second series of discs of this clutch is carried by another shaft capable of driving a shaft in rotation Release.
  • a control member cooperating with a screw and nut system makes it possible to press the discs against each other and thus to make the input shaft and the output shaft rotationally integral.
  • the screw and nut system is designed in such a way that after a certain rotation of the shaft carrying the second series of discs, and therefore of the output shaft, the pressure between the discs ceases and the shaft of input and output are thus disengaged.
  • a spring then returns the output shaft to its original position.
  • the present invention aims to improve the devices of the above type in order to allow them to control not only a gearbox but also the clutch which is associated with it.
  • the subject of the invention is a device for actuating the gearbox associated with an engine, in particular for an automobile, comprising:
  • Uncoupling and return means for uncoupling the second shaft from the first shaft after a rotation of the second shaft by a predetermined angle, and returning the second shaft to its initial position after its uncoupling from the first shaft;
  • the means for opposing the engagement of the clutch can of course either prevent this engagement, or only slow it down.
  • any tilting angle of the motor corresponds to a tilting torque. It is therefore possible to measure the tilt angle indirectly by measuring the torque, and therefore to replace the distance measurements described below with force measurements. This is particularly the case when the engine is rigidly mounted.
  • Engines in particular for motor vehicles, are in fact generally mounted on a chassis by means of elastic connections.
  • a resistant torque is applied to their output shaft or to the output shaft of the gearbox with which they are associated, there is a tilting movement of the engine relative to the chassis.
  • This tilting movement is therefore representative of the torque applied to the output shaft. If this angle is determined, it is therefore possible to obtain information therefrom on the resistive torque applied to the output shaft.
  • the device according to the invention can be used to oppose the engagement of the clutch during the start-up phase, when therefore the engine is driving and not braking, as long as the torque is insufficient.
  • said means for opposing the engagement of the clutch may include inhibition means arranged to oppose the uncoupling and return means.
  • the means for determining the tilting angle of the motor may include means for determining the distance between a point movable with the motor and a fixed point on a support frame of the motor.
  • FIG. 1 is a top view of an engine assembly equipped with a device according to the invention
  • FIG. 2 is a side view of the assembly of FIG. 1,
  • FIG. 3a is an overall view of a device according to the invention.
  • FIG. 3b is a partial view corresponding to part of FIG. 1a in another configuration of the device
  • FIG. A is a detailed view of part of FIG. 3, and
  • FIG. 5a, 5b and 5c show means capable of measuring the tilting angle of the engine.
  • the assembly constituted by the engine 1, the gearbox 2, the clutch 3, the differential A and the seals 7 is mounted on the vehicle chassis by a fixing at three points 9, 10 and 11, each of these points being equipped with an elastic connection of known type.
  • the connections 9 and 10 are located at the same height, one on the engine 1 and the other on the gearbox 2.
  • the connection 11 is made at the end of the link 8 opposite its point 12 of articulation on the differential A.
  • the assembly shown in FIGS. 1 and 2 naturally includes the traditional drive connections between the engine, the gearbox and the clutch, allowing the selective driving of the wheels 6 from the engine 1 with the desired reduction ratio.
  • This link is constituted by an actuating device 13 according to the invention making it possible to control the gearbox 2 and the clutch 3.
  • This first shaft 1A is capable of driving a second shaft 15, by means of a clutch 16 of any known type, for example with cone or disc friction, electromagnetic or hydraulic.
  • the engagement of the clutch 16 is caused by a means 17, in particular manual, for example a lever mounted on the steering wheel of the vehicle.
  • FIG. 3a also shows a member 18 of any known type capable of detecting the rotation of the shaft 15 and, by a link 19, of disengaging the clutch 16 when the shaft 15 has rotated by a predetermined angle after clutch engagement 16.
  • elastic return means 20 make it possible, after disengaging the clutch 16 following a rotation of the predetermined angle of the shaft 15, to bring this shaft 15 back to the initial position.
  • the assembly 1A-20 which has just been described above is of the type shown in the aforementioned document FR-A-877 118 and will therefore not be described in more detail.
  • the end of the shaft 15 is integral in rotation with an actuating lever 21 carrying at its end a ball joint 22.
  • the lever 21 controls a cable 23 causing the clutch 3 to engage or disengage, and the ball joint 22 controls, by means of a fork lever 2A, the selection barrel 25 of the gearbox 2, in the same way as in motorcycles.
  • the lever 2A is pressed by a hairpin spring 26 against a stop 27. - 9 -
  • the lever 21 forms a cam 28 cooperating with a cam follower formed by another lever 29 to which the cable 23 is connected to cause the clutch 3 to engage or disengage.
  • a clearance between the lever 2A and the selection barrel 25 allows the clutch 3 to disengage, after which the barrel is driven by the fork 30 of the lever 2A, while the follower lever of cam 29 progresses on a neutral part 31 of the lever 21.
  • the link 8 has a tail 32 on which is mounted an axis 33.
  • the axis 3A secured to the vehicle chassis on which is mounted elastic link 11.
  • the distance between axes 33 and 3A is for example measured as in FIG. 5a using a jack hydraulic or pneumatic 35, or as in FIG. 5b using a potentiometer 36.
  • the tilt angle can also be measured as in FIG. 5c using a helical spring 37, the two ends of which are in the form of a hook, one being fixed to the axis 34 and the other being connected with a clearance at the end 38 of a cable 39.
  • the other end of the cable 39 controls a push-button (not shown) holding the disks of the clutch 16 in contact.
  • This push-button can for example exert on the disks a thrust compensating for the action of the disengaging means.
  • the clutch 3 will gradually slip, thereby driving the motor 1, the speed of rotation of which will increase.
  • the resistive torque at the output of the motor 1 will thus decrease as well as its tilt angle.
  • the cable 39 will thus gradually release the clutch 16 which will be able to disengage and allow the return of the shaft 15 to its starting position and the complete re-engagement of the clutch 3.
  • the pusher now in contact with the clutch discs 16 could be controlled using a jack, itself actuated by the piston 35, in the case where the device of FIG. 5a is used to determine the distance between axes 33 and 3A.
  • the potentiometer angle sensor 36 would be the most suitable means for measuring the tilting angle of the engine.

Abstract

Ce dispositif comprend des moyens d'actionnement (21, 29, 23) d'un embrayage disposé entre un moteur et la boîte de vitesse, des moyens (37) de détermination de l'angle de basculement du moteur par rapport à une position nominale de fonctionnement, et des moyens (39) pour s'opposer à l'enclenchement de l'embrayage lorsque l'angle de basculement est supérieur à un angle prédéterminé.

Description

DISPOSITIF D'ACTIONNEMENT DE BOITE DE VITESSE
La présente invention concerne un dispositif d'actionnement de la boîte de vitesse associée à un moteur, notamment d'automobile, et plus particulièrement un tel dispositif comprenant :
- des moyens de commande ;
- un organe d'actionnement de boîte de vitesse ;
- un premier arbre entraîné en rotation par le moteur
- un deuxième arbre agencé pour entrainer l'organe d'actionnement de boîte de vitesse ;
- des moyens d'accouplement pour accoupler le deuxième arbre au premier arbre sous l'action des moyens de commande ; et
- des moyens de désaccouplement et de rappel pour désaccoupler le deuxième arbre du premier arbre après une rotation du deuxième arbre d'un angle prédéterminé, et ramener le deuxième arbre à sa position initiale après son désaccouplement du premier arbre.
Un tel dispositif est connu par le document FR-A-877 118.
Dans le dispositif de ce document, un arbre d'entrée est entraîné par le moteur et porte une première série de disques d'un embrayage à friction à disques. La deuxième série de disques de cet embrayage est portée par un autre arbre susceptible d'entraîner en rotation un arbre de sortie. Un organe de commande coopérant avec un système à vis et écrou permet de presser les disques les uns contre les autres et ainsi de solidariser en rotation l'arbre d'entrée et l'arbre de sortie. Le système à vis et écrou est réalisé de telle sorte qu'après une certaine rotation de l'arbre portant la deuxième série de disques, et donc de l'arbre de sortie, la pression entre les disques cesse et que l'arbre d'entrée et de sortie soient ainsi débrayés. Un ressort ramène alors l'arbre de sortie à sa position d'origine.
Il n'est pas prévu dans le document précité d'actionner également à l'aide du dispositif décrit, un embrayage disposé de façon traditionnelle entre le moteur et une boîte de vitesse mécanique.
La commande automatique d'un tel embrayage comporte en effet des difficultés sérieuses. Il est en effet nécessaire, après le passage d'une vitesse, de réadapter la vitesse de rotation du moteur à la vitesse du véhicule afin d'éviter de brusques à-coups lors du réenclenchement de l'embrayage.
Ceci est particulièrement important en cas de "descente" des vitesses (passage d'un rapport de vitesse à un rapport inférieur), où un enclenchement brutal de l'embrayage alors que le moteur tourne au ralenti entraîne un freinage brutal du véhicule.
En l'absence de dispositif automatique de passage des vitesses, le conducteur, dans ces cas là, d'une part accélère afin d'amener le moteur à un régime suffisant, et surtout ralentit l'enclenchement de l'embrayage afin de faire patiner ce dernier, de manière à amener un ralentissement progressif du véhicule en même temps - 3 -
qu'une accélération concomitante de la rotation du moteur.
La présente invention vise à perfectionner les dispositifs du type ci-dessus afin de leur permettre de commander non seulement une boîte de vitesse mais également l'embrayage qui lui est associé.
A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif d'actionnement de la boîte de vitesse associée à un moteur, notamment d'automobile, comprenant :
- des moyens de commande ;
- un organe d'actionnement de boîte de vitesse ;
- un premier arbre entrainé en rotation par le moteur ;
- un deuxième arbre agencé pour entrainer l'organe d'actionnement de boîte de vitesse ;
- des moyens d'accouplement pour accoupler le deuxième arbre au premier arbre sous l'action des moyens de commande ; et
- des moyens de désaccouplement et de rappel pour désaccoupler le deuxième arbre du premier arbre après une rotation du deuxième arbre d'un angle prédéterminé, et ramener le deuxième arbre à sa position initiale après son désaccouplement du premier arbre ;
caractérisé par le fait qu'il comprend en outre : - A -
- des moyens d'actionnement d'un embrayage disposé entre le moteur et la boîte de vitesse, agencés pour être entraînés par le deuxième arbre ;
- des moyens de détermination de l'angle de basculement du moteur par rapport à une position nominale de fonctionnement ; et
- des moyens pour s'opposer à l'enclenchement dudit embrayage par ses moyens d'actionnement lorsque l'angle de basculement est supérieur à un angle prédéterminé.
Les moyens pour s'opposer à l'enclenchement de l'embrayage peuvent bien entendu soit empêcher cet enclenchement, soit seulement le ralentir.
Par ailleurs, à tout angle de basculement du moteur correspond un couple de basculement. Il est donc possible de mesurer l'angle de basculement indirectement en mesurant le couple, et donc de remplacer les mesures de distance décrites ci-après par des mesures d'efforts. Ceci est particulièrement le cas lorsque le moteur est monté rigidement.
Les moteurs, notamment de véhicule automobile, sont en effet généralement montés sur un châssis par l'intermédiaire de liaisons élastiques. Il en résulte que, lorsqu'un couple résistant est appliqué à leur arbre de sortie ou à l'arbre de sortie de la boîte de vitesse à laquelle ils sont associés, il se produit un mouvement de basculement du moteur par rapport au châssis. Ce mouvement de basculement est par conséquent représentatif du couple appliqué à l'arbre de sortie. Si l'on détermine cet angle, on peut donc en tirer une information sur le couple résistant appliqué à l'arbre de sortie.
Par conséquent, lorsque le régime du moteur est trop lent par rapport à la vitesse de véhicule lors d'une tentative d'enclenchement de l'embrayage, l'arbre de sortie est brutalement freiné et le moteur tend à basculer sur son châssis. Ce basculement provoque à son tour grâce à l'invention une réaction tendant à empêcher l'enclenchement de l'embrayage. Il s'en suit que ce dernier patine jusqu'à ce que la vitesse du moteur soit progressivement amenée à la valeur correspondant à la vitesse du véhicule.
Le dispositif selon l'invention peut à l'inverse être utilisé pour s'opposer à l'enclenchement de l'embrayage en phase de démarrage, lorsque donc le moteur est entraînant et non freinant, tant que le couple est insuffisant.
Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, lesdits moyens pour s'opposer à l'enclenchement de l'embrayage peuvent comprendre des moyens d'inhibition agencés pour s'opposer aux moyens de désaccouplement et de rappel.
Egalement dans un mode de réalisation particulier, les moyens de détermination de l'angle de basculement du moteur peuvent comprendre des moyens pour déterminer la distance entre un point mobile avec le moteur et un point fixe d'un châssis de support du moteur.
Les moyens de détermination de cet angle peuvent être de tout type convenable, notamment mécaniques, électriques ou hydrauliques. On décrira maintenant à titre d'exemple non limitatif un mode de réalisation particulier de l'invention, en référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels :
- la figure 1 est une vue de dessus d'un ensemble moteur équipé d'un dispositif selon 1'invention,
- la figure 2 est une vue de côté de l'ensemble de la figure 1,
- la figure 3a est une vue d'ensemble d'un dispositif selon l'invention,
- la figure 3b est une vue partielle correspondant à une partie de la figure la dans une autre configuration du dispositif,
- la figure A est une vue de détail d'une partie de la figure 3, et
- les figures 5a, 5b et 5c représentent des moyens susceptibles de mesurer l'angle de basculement du moteur.
On voit sur les figures 1 et 2 représentant les organes moteurs et le train avant d'un véhicule, un moteur 1 associé de façon connue à une boîte de vitesse 2, à un embrayage 3 et à un différentiel A. Les deux sorties du différentiel A sont reliées aux arbres 5 d'entraînement des roues 6 par l'intermédiaire de joints homocinétiques 7. Enfin, une biellette 8 est articulée sur le différentiel A.
L'ensemble constitué par le moteur 1, la boîte de vitesse 2, l'embrayage 3, le différentiel A et les joints 7 est monté sur le châssis du véhicule par une fixation en trois points 9, 10 et 11, chacun de ces points étant équipés d'une liaison élastique de type connu. Les liaisons 9 et 10 sont situées à la même hauteur, l'une sur le moteur 1 et l'autre sur la boîte de vitesse 2. La liaison 11 est réalisée à l'extrémité de la biellette 8 opposée à son point 12 d'articulation sur le différentiel A.
L'ensemble précité est donc suspendu par les points 9 et 10, le couple de rotation du moteur étant repris par le châssis au point 11, par l'intermédiaire de la biellette 8.
L'ensemble représenté aux figure 1 et 2 comprend bien entendu les liaisons motrices traditionnelles entre le moteur, la boîte de vitesse et l'embrayage, permettant l'entraînement sélectif des roues 6 à partir du moteur 1 avec le rapport de réduction souhaité.
Il existe en outre, selon l'invention, une liaison entre le moteur 1 et l'organe de commande de la boîte de vitesse 2 d'une part, et l'organe de commande de l'embrayage 3, d'autre part. Cette liaison est constituée par un dispositif d'actionnement 13 selon l'invention permettant de commander la boîte de vitesse 2 et l'embrayage 3.
On voit sur la figure 3a l'arbre 1A de sortie du moteur ou un arbre annexe entraîné par ce dernier. Ce premier arbre 1A est susceptible d'entraîner un second arbre 15, par l'intermédiaire d'un embrayage 16 de tout type connu, par exemple à friction à cônes ou à disques, électromagnétique ou hydraulique.
L'enclenchement de l'embrayage 16 est provoqué par un moyen 17, notamment manuel, par exemple un levier monté sur le volant du véhicule.
La figure 3a montre également un organe 18 de tout type connu susceptible de détecter la rotation de l'arbre 15 et, par une liaison 19, de désenclencher l'embrayage 16 lorsque l'arbre 15 a effectué une rotation d'un angle prédéterminé après l'enclenchement de l'embrayage 16.
Enfin, des moyens de rappel élastiques 20 permettent, après le désenclenchement de l'embrayage 16 consécutif à une rotation de l'angle prédéterminé de l'arbre 15, de ramener à cet arbre 15 dans position initiale.
L'ensemble 1A-20 qui vient d'être décrit ci-dessus est du type représenté dans le document FR-A-877 118 précité et ne sera donc pas décrit plus en détail.
L'extrémité de l'arbre 15 est solidaire en rotation d'un levier d'actionnement 21 portant à son extrémité une rotule 22.
Le levier 21 commande un câble 23 provoquant l'enclenchement ou le désenclenchement de l'embrayage 3, et la rotule 22 commande, par l'intermédiaire d'un levier à fourche 2A, le barillet de sélection 25 de la boîte de vitesse 2, de la même manière que dans les motocycles. Le levier 2A est pressé par un ressort en épingle 26 contre une butée 27. - 9 -
Le levier 21 forme une came 28 coopérant avec un suiveur de came formé par un autre levier 29 auquel est relié le câble 23 pour provoquer un enclenchement ou désenclenchement de l'embrayage 3.
Pendant la course de désenclenchement du levier 21, un jeu entre le levier 2A et le barillet de sélection 25 permet le désenclenchement de l'embrayage 3, après quoi le barillet est entraîné par la fourche 30 du levier 2A, tandis que le levier suiveur de came 29 progresse sur une partie neutre 31 du levier 21.
Lorsque l'arbre 15 revient à sa position de départ sous l'action des moyens de rappel élastique 20, la fourche 30 est dégagée du barillet de sélection 25 et le levier suiveur de came 29 redescend la surface de came 28, réenclenchant l'embrayage 3 et réembrayant par conséquent le moteur.
Si l'on se reporte maintenant à la figure A, on voit que la biellette 8 comporte une queue 32 sur laquelle est monté un axe 33. On voit par ailleurs sur cette même figure l'axe 3A solidaire du châssis du véhicule sur lequel est montée la liaison élastique 11.
On comprend que, lorsque le moteur 1 bascule autour de l'axe 35 passant par les liaisons 9 et 10 sous l'effet d'un couple résistant appliqué à ses arbres de sortie, et que ce basculement est bloqué par la biellette 8, la partie annulaire en caoutchouc de la liaison 11 s'écrase, de sorte que la distance d entre les axes 33 et 3A varie.
La distance entre les axes 33 et 3A est par exemple mesurée comme dans la figure 5a à l'aide d'un vérin hydraulique ou pneumatique 35, ou comme dans la figure 5b à l'aide d'un potentiomètre 36.
L'angle de basculement peut également être mesuré comme dans la figure 5c à l'aide d'un ressort hélicoïdal 37, dont les deux extrémités sont en forme de crochet, l'une étant fixée à l'axe 34 et l'autre étant reliée avec un jeu à l'extrémité 38 d'un câble 39.
L'autre extrémité du câble 39 commande un poussoir (non représenté) maintenant en contact les disques de l'embrayage 16. Ce poussoir peut par exemple exercer sur les disques une poussée compensant l'action des moyens de désenclenchement.
Lorsque le basculement du moteur 1 atteint un angle prédéterminé correspondant au jeu entre le ressort 37 et l'extrémité 38 du câble 39, le ressort 37 tire sur le câble 39 et amène le poussoir solidaire de l'autre extrémité de ce câble dans une position où il empêche ou ralentit le désenclenchement de l'embrayage 16. Ainsi, l'arbre 15 ne peut être ramené en arrière par le ressort de rappel 20, le suiveur de came 29 reste sur la partie haute de la came 31, et le câble 23 maintient l'embrayage 3 en position désenclenchée.
En fait, l'embrayage 3 va progressivement patiner entraînant ainsi le moteur 1 dont la vitesse de rotation va augmenter. Le couple résistant en sortie du moteur 1 va ainsi diminuer ainsi que son angle de basculement. Le câble 39 va ainsi progressivement libérer l'embrayage 16 qui va pouvoir se désenclencher et permettre le retour de l'arbre 15 à sa position de départ et le réenclenchement complet de l'embrayage 3. Le poussoir maintenant en contact les disques de l'embrayage 16 pourrait être commandé à l'aide d'un vérin, lui-même actionné par le piston 35, dans le cas où le dispositif de la figure 5a serait utilisé pour déterminer la distance entre les axes 33 et 3A.
Dans le cas d'un embrayage électromagnétique, commandé par un circuit- électronique, le capteur d'angle à potentiomètre 36 serait le moyen le mieux adapté pour mesurer l'angle de basculement du moteur.

Claims

REVENDICATIONS
1. Dispositif d'actionnement de la boîte de vitesse (2) associée à un moteur (1), notamment d'automobile, comprenant :
- des moyens de commande (17) ;
- un organe d'actionnement (21,2A) de boîte de vitesse ;
- un premier arbre (1A) entraîné en rotation par le moteur ;
- un deuxième arbre (15) agencé pour entraîner l'organe d'actionnement de boîte de vitesse ;
- des moyens d'accouplement (16) pour accoupler le deuxième arbre au premier arbre sous l'action des moyens de commande ; et
- des moyens (18-20) de désaccouplement et de rappel pour désaccoupler le deuxième arbre du premier arbre après une rotation du deuxième arbre d'un angle prédéterminé, et ramener le deuxième arbre à sa position initiale après son désaccouplement du premier arbre ;
caractérisé par le fait qu'il comprend en outre :
- des moyens d'actionnement (21,29,23) d'un embrayage disposé entre le moteur et la boîte de vitesse, agencés pour être entrainés par le deuxième arbre ;
- des moyens (35;36;37-39) de détermination de l'angle de basculement du moteur par rapport à une position nominale de fonctionnement ; et - des moyens (39) pour s'opposer à l'enclenchement dudit embrayage par ses moyens d'actionnement lorsque l'angle de basculement est supérieur à un angle prédéterminé.
2. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel lesdits moyens pour s'opposer à l'enclenchement de l'embrayage comprennent des moyens d'inhibition agencés pour s'opposer aux moyens de désaccouplement et de rappel.
3. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2 dans lequel lesdits moyens de détermination comprennent des moyens pour déterminer la distance entre un point mobile avec le moteur et un point fixe d'un châssis de support du moteur.
A. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel lesdits moyens de détermination sont des moyens mécaniques (37-39).
5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel lesdits moyens de détermination sont des moyens électriques (36).
6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel lesdits moyens de détermination sont des moyens hydrauliques (35).
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