WO2013083328A2 - Barillet optimise pour commande de vitesses de boite automatisee et procedes de commande - Google Patents
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Definitions
- the present invention relates to the control of shifting on a gearbox with parallel shafts of the manual type, controlled from a selector or lever actuated directly by the driver, or of the robotic type, where a passage actuator is placed under the control of a transmission computer.
- a barrel-type gearbox control device comprising a rotationally driven drum, which has circular grooves on its cylindrical wall with deflection sectors of internal fork control elements of the gearbox. for the engagement of the reports.
- gearboxes of the type indicated above, called “sequential boxes”. These boxes are provided with a barrel control device comprising a drum provided with a plurality of grooves which receive generally cylindrical elements, pins or rollers, integral with the control brackets of the players of the box.
- the grooves have sectors of deflection of the control elements of the forks.
- the engagement race is the same regardless of the report to engage, because the race to the lever or the pedal (when it comes to motorcycle) is constant.
- Sequential boxes are mainly manually operated. There are, however, robotic applications of the barrel sequential control system, where the rotation of the drum is automated. It can thus be driven by an electric actuator, itself controlled by a control member.
- the present invention aims to take advantage of the possibilities offered by the control of an electrically driven actuator to adapt the geometry of the grooves of the drum to the different gearshifts of the box.
- the slope of the deviations of the grooves is lower for the engagement of the reports requiring more synchronizer capacity, or more effort applied to the range, than for the engagement of the reports requiring little capacity of synchronizer, or less effort applied to the range.
- the slope a of the deflection sector of the first and second forward gear may be less than the slope ⁇ of the sector of the third and fourth forward gear.
- the angle of rotation of the drum is reduced by anticipating the engagement of the targeted gear before the complete disengagement of the gear left.
- one of the grooves preferably the groove of the first and second forward gear, has an additional deviation between the neutral position and the reverse position, ensuring the synchronization of the reverse gear before the engagement of this one.
- the invention proposes alternatively that, to go backward, the drum rotates to the first gear from neutral to perform the synchronization of this ratio, using the brake synchronizer reversing, then a rotation in reverse to reverse.
- FIG. 1 is a section of a gearbox control cylinder
- FIG. 2 is a view of the unrolled drum with uniform deflection slopes
- FIG. 3 is a view of the unrolled drum with differentiated deflection slopes
- Figure 4 is a view of the unrolled drum with uniform deflection slopes and additional deflection on a control groove.
- the barrel illustrated in Figure 1 consists of a drum 1 closed at one end by a gear wheel 2 belonging to a drive system wheel and worm not shown.
- the drum contained in its own housing 3, is supported by a fixed axis 4. It has three grooves 6a, 6b, 6c can each receive a control element, such as a pin or a roller 7a, 7d, 7c.
- Each element 7a, 7b, 7c is connected to a gearshift fork (not shown) of the gearbox.
- the first groove 6a and the first fork control for example the first and second forward gears
- the second groove 6b and the second fork control the third and fourth forward gears.
- the third groove 6c and the third fork control the fifth forward gear and the reverse gear (MAR).
- Figures 2, 3 and 4 are representations of the drum of Figure 1, length 1 unrolled flat, on which we find the three grooves 6a, 6b, 6c of the figure. While in reality, the grooves 6a, 6b, 6c run past the pins or rollers during the rotation of the drum by moving (or not) the latter in the only longitudinal direction of the drum, the rotation of the drum is reflected in the figures 2, 3 and 4 by a displacement of the three elements 7a, 7b, 7c along the grooves, with a transverse deflection on the deflection sectors. In the three figures, the length traveled by the elements in their groove between the engaged gear positions is not the same for all the changes, which reflects on the diagrams the fact that the rotation angle of the drum for the passages is differentiated according to the reports concerned.
- the displacement between two ratios involving a single fork is longer than the displacement between two ratios involving two forks, for example, for example the passage of second in third 2-3.
- the deviation angles ⁇ , ⁇ , ⁇ , ⁇ are differentiated.
- the deviations for the first gear passages have the slope a, the lowest.
- the torque given on the drum is reflected by very high axial force on the connecting element with the fork. This portion occupies a significant length on the unrolled surface of the drum.
- the sectors relating to the passages on the third and fourth gear have a greater deflection angle ⁇ , which translates a given torque on the drum into a lower axial force on the first gear. connecting element with the fork.
- This decrease in the applied force is permissible because the need for thrust on the third and fourth synchronizers is less than on the first and second synchronizers.
- the advantage of this arrangement is to reduce, as much as possible, the length used for these passages on the unrolled surface of the drum.
- the deviations On the third groove 6c, concerning the passages on the fifth and reverse gears, the deviations have an even steeper slope ⁇ and ⁇ , which translates a given torque on the drum into an even lower axial force on the element.
- the rotation angle of the drum can be reduced by anticipating the commitment of the target report before the complete disengagement of the departed report.
- FIG. 4 shows a drum whose grooves 6b and 6c have the same geometrical characteristics as those of FIG. 2. Nevertheless, the passage groove 6a has however a particular geometrical characteristic, which concerns the passage of the MAR. Between the neutral position and the position MAR engaged, the groove 6a has an additional deviation, which corresponds to a commitment of the first report. This deflection ensures the synchronization of the first gear, and the complete stop of the primary shaft (when the vehicle is stopped), before the engagement of the MAR. It improves the passage of the MAR by limiting crunches. However, it occupies a certain section on the unrolled length of the drum, thus having a significant impact on the total overall size of it.
- This strategy may consist in particular to achieve the rotation of the drum necessary for the synchronization of the first report (braking of the primary shaft), before performing the reverse rotation to the commitment of the MAR.
- the invention allows the proposed provisions to adapt the rotation of the drum to the changes involved reports. It takes advantage of the fact that the commitment of some reports requires more synchronizer capacity, or more effort applied to the range than others. It is thus possible to play on the geometry of the grooves to optimize the size of the drum, the size, the power, or the torque developed by the control device, as well as the capacity of the associated synchronizers, in the sense of reducing their size. size or removal of a friction cone. Finally, the biasing of the actuating device can be standardized for all the gearbox gear changes.
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Abstract
Dispositif de commande de boîte de vitesses à barillet, comportant un tambour entraîné en rotation, qui présente sur sa paroi cylindrique des rainures circulaires (6a, 6b, 6c) avec des secteurs de déviation d'éléments de commande (7a, 7b, 7c) de fourchettes internes de la boîte pour l'engagement des rapports, caractérisé en ce que l'angle de rotation du tambour pour les passages de vitesses est différencié selon les rapports concernés.
Description
BARILLET OPTIMISE POUR COMMANDE DE VITESSES DE BOITE AUTOMATISEE ET PROCEDES DE COMMANDE
La présente invention concerne la commande du passage des vitesses sur une boîte de vitesses à arbres parallèles du type manuelle, commandée à partir d'un sélecteur ou levier actionné directement par le conducteur, ou du type robotisée, où un actionneur de passage est placé sous le contrôle d'un calculateur de transmission.
Plus précisément, elle a pour objet un dispositif de commande de boîte de vitesses à barillet, comportant un tambour entraîné en rotation, qui présente sur sa paroi cylindrique des rainures circulaires avec des secteurs de déviation d'éléments de commande de fourchettes internes de la boîte pour l'engagement des rapports.
On connaît des boites de vitesses, du type indiqué ci-dessus, dites « boîtes séquentielles ». Ces boîtes sont munies d'un dispositif de commande à barillet comprenant un tambour pourvu de plusieurs rainures qui reçoivent des éléments généralement cylindriques, pions ou galets, solidaires des fourchettes de commande des baladeurs de la boîte. Les rainures présentent des secteurs de déviation des éléments de commande des fourchettes. La course d'engagement, est la même quel que soit le rapport à engager, car la course au levier ou à la pédale (lorsqu'il s'agit de motocyclette) est constante.
Les boîtes séquentielles sont principalement à commande manuelle. Il existe cependant des applications robotisées du système de commande séquentiel à barillet, où la rotation du tambour est automatisée. Il peut ainsi être entraîné par un actionneur électrique, lui-même commandé par un organe de pilotage.
La présente invention vise à tirer parti des possibilités offertes par la commande d'un actionneur piloté électriquement pour adapter la géométrie des rainures du tambour aux différents passages de vitesses de la boîte.
Dans ce but, elle propose que l'angle de rotation du tambour pour les passages de vitesses, soit différencié selon les rapports concernés.
Elle propose aussi que les pentes des rainures dans les zones de déviation correspondant aux passages de vitesses, soient différenciées selon le rapport concerné.
Conformément à l'invention, la pente des déviations des rainures est plus faible pour l'engagement des rapports nécessitant plus de capacité de synchroniseur, ou plus d'effort appliqué à la fourchette, que pour l'engagement des rapports nécessitant peu de capacité de synchroniseur, ou moins d'effort appliqué à la fourchette.
En particulier, la pente a du secteur de déviation du premier et du deuxième rapport de marche avant peut être moindre que la pente β du secteur du troisième et du quatrième rapport de marche avant.
Pour les changements de rapport faisant intervenir deux fourchettes commandées par deux rainures différentes, l'angle de rotation du tambour est réduit par une anticipation de l'engagement du rapport ciblé avant le désengagement complet du rapport quitté
Selon un mode de réalisation particulier, l'une des rainures, de préférence la rainure du premier et du deuxième rapport de marche avant, présente une déviation supplémentaire entre la position neutre et la position de marche arrière, assurant la synchronisation du rapport de marche arrière avant l'engagement de celle-ci.
L'invention propose en alternative que, pour passer la marche arrière, le tambour effectue une rotation vers le rapport de première à partir du point mort pour effectuer la synchronisation de ce rapport, en utilisant ce synchroniseur en frein de marche arrière, puis une rotation dans le sens inverse vers la marche arrière.
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation non limitatif de celle-ci, en se reportant aux dessins annexés, sur lesquels :
la figure 1 est une coupe d'un barillet de commande de boîte de vitesses,
la figure 2 est une vue du tambour déroulé avec des pentes de déviation uniformes,
- la figure 3 est une vue du tambour déroulé avec des pentes de déviation différenciées, et
la figure 4 est une vue du tambour déroulé avec des pentes de déviation uniformes et une déviation supplémentaire sur une rainure de commande.
Le barillet illustré par la figure 1 est constitué d'un tambour 1 fermé à une extrémité par une roue dentée 2 appartenant à un système d'entraînement à roue et vis sans fin non représenté. Le tambour, contenu dans son propre carter 3, est soutenu par un axe fixe 4. Il présente trois rainures 6a, 6b, 6c pouvant recevoir chacune un élément de commande, tel qu'un pion ou un galet 7a, 7d, 7c. Chaque élément 7a, 7b, 7c est relié à une fourchette de commande de vitesses (non représentée) de la boîte de vitesses. Dans le cas d'une boîte de vitesses à cinq rapports de marche avant et un rapport de marche arrière, la première rainure 6a et la première fourchette commandent par exemple les premier et deuxième rapports de marche avant, la deuxième
rainure 6b et la deuxième fourchette commandent les troisième et quatrième rapports de marche avant. La troisième rainure 6c et la troisième fourchette commandent le cinquième rapport de marche avant et le rapport de marche arrière (MAR) .
Les figures 2, 3 et 4 sont des représentations du tambour de la figure 1, de longueur 1 déroulé à plat, sur lesquelles on retrouve les trois rainures 6a, 6b, 6c de la figure. Alors qu'en réalité, les rainures 6a, 6b, 6c défilent devant les pions ou galets lors de la rotation du tambour en déplaçant (ou non) ces derniers dans la seule direction longitudinale du tambour, la rotation du tambour se traduit sur les figures 2, 3 et 4 par un déplacement des trois éléments 7a, 7b, 7c le long des rainures, assorti d'une déviation transversale sur les secteurs de déviation. Sur les trois figures, la longueur parcourue par les éléments dans leur rainure entre les positions de rapport engagé n'est pas la même pour tous les changements, ce qui traduit sur les schémas le fait que l'angle de rotation du tambour pour les passages de vitesses est différencié selon les rapports concernés.
Sur la figure 2, le déplacement entre deux rapports faisant intervenir une seule fourchette, par exemple le passage de première en deuxième 1-2, est plus long que le déplacement entre deux rapports faisant intervenir deux fourchettes, par exemple, par exemple le passage de deuxième en troisième 2-3.
Lors du passage 2-3, l'engagement du rapport de troisième débute dès que la course de « décrabotage » Ce nécessaire au dégagement du rapport de deuxième est faite. De même, lors d'un passage rétro 3-2, l'engagement du rapport de deuxième débute aussitôt que la course de « décrabotage » Ce, nécessaire pour désengager le rapport
de troisième, est réalisée. La réduction de certaines courses (ici les courses des passages où interviennent deux fourchettes) permet principalement de raccourcir la longueur développée du tambour, donc sa masse et son encombrement. Cette réduction permet de diminuer les temps de passage correspondants. Cependant, l'angle de déviation a est identique sur l'ensemble des rainures, donc pour tous les mouvements de déviation transversale des galets. Il en résulte que les courses Cl-2 et C3-4 sont égales, de même que les courses C2-3 et C2-5. Néanmoins, l'angle de rotation du tambour pour les passages de vitesses est différencié selon les rapports concernés.
Sur la figure 3, les angles de déviation α, β , γ, δ, sont différenciés. Sur la première rainure 6a, les déviations concernant les passages sur le rapport de première ont la pente a, la plus faible. Le couple donné sur le tambour se traduit par force axiale très élevée sur l'élément de liaison avec la fourchette. Cette portion occupe une longueur importante sur la surface déroulée du tambour.
Sur la première et la deuxième rainure 6a, 6b les secteurs concernant les passages sur le rapport de troisième et de quatrième, ont une pente de déviation β plus importante, qui traduit un couple donné sur le tambour en une force axiale moins élevée sur le l'élément de liaison avec la fourchette. Cette diminution de la force appliquée est admissible, car le besoin de poussée sur les synchroniseurs de troisième et quatrième est moindre que sur les synchroniseurs de première et de deuxième. L'intérêt de cette disposition est de réduire, autant qu'il est possible, la longueur utilisée pour ces passages sur la surface déroulée du tambour.
Sur la troisième rainure 6c, concernant les passages sur les rapports de cinquième et de marche arrière, les déviations ont une pente δ et γ encore plus raide, qui traduit un couple donné sur le tambour en une force axiale encore plus faible sur l'élément de liaison avec la fourchette. Cette force est suffisante par rapport au besoin de force sur le synchroniseur de cinquième. Elle peut aussi être suffisante pour la MAR, dans la mesure où les systèmes de commande de marche arrière prévoient généralement des aménagements ou des stratégies de freinage du pignon de marche arrière. Ainsi, la portion occupée sur la longueur déroulée du tambour pour le passage des vitesses est encore plus courte sur la troisième rainure 6c que sur la deuxième rainure 6b. Globalement, la pente des déviations des rainures est donc plus faible pour l'engagement des rapports nécessitant plus de capacité de synchroniseur, ou plus d'effort appliqué à la fourchette, que pour l'engagement des rapports nécessitant peu de capacité de synchroniseur, ou moins d'effort appliqué à la fourchette. Ceci permet d'unifier les synchroniseurs et d'homogénéiser le couple à fournir par le moteur pour un même encombrement et une masse similaire du tambour. Enfin, pour les changements de rapport faisant intervenir deux fourchettes commandées par deux rainures différentes, l'angle de rotation du tambour peut être réduit par une anticipation de l'engagement du rapport ciblé avant le désengagement complet du rapport quitté.
Sur la figure 4, on a représenté un tambour dont les rainures 6b et 6c ont les mêmes caractéristiques géométriques que celles de la figure 2. Néanmoins, la rainure 6a de passage 1-2 présente cependant une caractéristique géométrique particulière, qui concerne le passage de la MAR. Entre la position neutre et la position
de MAR engagée, la rainure 6a présente une déviation supplémentaire, qui correspond à un engagement du rapport de première. Cette déviation assure la synchronisation du pignon de première, et l'arrêt complet de l'arbre primaire (lorsque le véhicule est à l'arrêt), avant l'engagement de la MAR. Elle améliore le passage de la MAR en limitant les craquements. Toutefois, elle occupe une certaine section sur la longueur déroulée du tambour, ayant ainsi un impact non négligeable sur l'encombrement global total de celui- ci .
On pourra donc lui préférer de différencier les pentes des déviations existantes, conformément à la figure 3, en adoptant dans ce cas une stratégie de pilotage appropriée, permettant d'obtenir les mêmes résultats sur l'amélioration de la prestation d'engagement de MAR. Cette stratégie peut notamment consister à réaliser la rotation du tambour nécessaire pour la synchronisation du rapport de première (freinage de l'arbre primaire), avant de réaliser la rotation inverse vers l'engagement de la MAR.
En résumé, l'invention permet par les dispositions proposées, d'adapter la rotation du tambour aux changements de rapports concernés. Elle tire profit du fait que l'engagement de certains rapports nécessite plus de capacité de synchroniseur, ou plus d'effort appliqué à la fourchette que d'autres. Il est ainsi possible de jouer sur la géométrie des rainures pour optimiser la taille du tambour, la taille, la puissance, ou le couple développé par le dispositif de commande, ainsi que la capacité des synchroniseurs associés, dans le sens de la réduction de leur taille ou de la suppression d'un cône de frottement. Enfin, la sollicitation du dispositif d' actionnement peut être uniformisée pour l'ensemble des changements de rapports de la boîte.
Claims
1. Dispositif de commande de boîte de vitesses à barillet, comportant un tambour (1) entraîné en rotation, qui présente sur sa paroi cylindrique des rainures circulaires (6a, 6b, 6c) avec des secteurs de déviation d'éléments de commande (7a, 7b, 7c) de fourchettes internes de la boîte pour l'engagement des rapports, l'angle de rotation du tambour pour les passages de vitesses étant différencié selon les rapports concerné,
caractérisé en ce que la pente des déviations des rainures (6a, 6b, 6c)) est plus faible pour l'engagement des rapports nécessitant plus de capacité de synchroniseur, ou plus d'effort appliqué à la fourchette, que pour l'engagement des rapports nécessitant peu de capacité de synchroniseur, ou moins d'effort appliqué à la fourchette.
2. Dispositif de commande de boîte de vitesses à barillet selon la revendication 1, caractérisé en ce que les pentes des rainures (6a, 6b, 6c) sont différenciées selon le rapport concerné.
3. Dispositif de commande selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la pente ( a) du secteur de déviation du premier et du deuxième rapport de marche avant est moindre que la pente ( β ) du secteur du troisième et du quatrième rapport de marche avant.
4. Dispositif de commande selon la revendication 3, caractérisé en ce que les pentes (δ, γ) du secteur de déviation du cinquième rapport de marche avant et du rapport de marche arrière sont plus élevées que la pente (β ) du secteur du troisième et du quatrième rapport de marche avant .
5. Dispositif de commande selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'une des rainures (6a, 6b, 6c) du tambour (1) présente une déviation supplémentaire .
6. Dispositif de commande selon la revendication 5, caractérisé en ce que la rainure de commande (6a) du premier et du deuxième rapport de marche avant présente une déviation supplémentaire entre la position neutre et la position de marche arrière, assurant la synchronisation du rapport de marche arrière avant l'engagement de la marche arrière .
7. Procédé de commande d'une boîte de vitesses à barillet, au moyen d'un tambour entraîné en rotation avec sur sa paroi cylindrique des rainures circulaires ((6a, 6b, 6c) présentant des secteurs de déviation d'éléments de commande (7a, 7b, 7c) de fourchettes internes de la boîte pour l'engagement des rapports, l'angle de rotation du tambour pour les passages de vitesses étant différencié selon les rapports concernés,
caractérisé en ce que, lors du passage de la marche arrière, le tambour effectue une rotation vers le rapport de première à partir du point mort pour effectue la synchronisation de ce rapport, pour utiliser ce synchroniseur en frein de marche arrière, puis une rotation dans le sens inverse vers la marche arrière.
8. Procédé de commande d'une boîte de vitesses à barillet, avec un dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que, pour les changements de rapport faisant intervenir deux fourchettes commandées par deux rainures différentes, l'angle de rotation du tambour est réduit par une anticipation de l'engagement du rapport ciblé avant le désengagement complet du rapport quitté.
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| 121 | Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application |
Ref document number: 12775516 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A2 |
|
| NENP | Non-entry into the national phase |
Ref country code: DE |
|
| 122 | Ep: pct application non-entry in european phase |
Ref document number: 12775516 Country of ref document: EP Kind code of ref document: A2 |