TITRE : ENSEMBLE D’ACTIONNEMENT ET SYSTEME D’INTERVERROUILLAGE DE DEUX ARBRES DE FOURCHETTES DE BOITE DE VITESSES

Domaine technique de l’invention

La présente invention concerne un ensemble d’actionnement d’au moins deux fourchettes d’une boîte de vitesses qui comporte un système mécanique d’interverrouillage.

L’invention trouve notamment à s’appliquer à une boîte de vitesses dite robotisée dans laquelle chaque arbre de fourchette est liée à un arbre dont les déplacements sont provoqués par des actionneurs motorisés pilotés par une unité de commande.

Arrière-plan technique

Pour piloter le passage de vitesses, on connait un ensemble de commande interne composé par exemple d’un actionneur et d’un arbre ou axe de fourchette dédié aux rapports ou vitesses dites électriques en relation au moteur électrique d’un moteur électrique d’une transmission et une motorisation hybride d’un véhicule automobile ; de deux arbres et deux fourchettes dédiés aux rapports dits thermiques en relation avec le moteur thermique de cette motorisation hybride.

Le principe d’une telle boîte de vitesses « hybride » est de pouvoir passer en même temps des rapports thermiques et rapports vitesses électriques. En revanche, deux rapports d’une même catégorie (électrique ou thermique) ne doivent pas pouvoir être passée en même temps.

Il s’agit du principe dit d’interverrouillage des rapports.

Il concerne ainsi les deux arbres et fourchettes permettant le passage des rapports thermiques.

De manière connue, chaque arbre de fourchette est associé à un premier moteur de qui entraine en rotation un doigt excentré qui entraine l’arbre de fourchette indépendamment des autres.

La fonction d’interverrouillage est d’abord assurée par le pilotage de chacun des moteurs ou actionneurs rotatifs.

Pour augmenter la sécurité, l’invention propose une conception d’un système mécanique d’interverrouillage qui peut être intégré à l’ensemble d’actionnement motorisé.

Résumé de l’invention L’invention propose un système d’interverrouillage des déplacements de deux arbres de fourchettes de boîte de vitesses qui comprend :

- a) un premier levier qui :

-- est monté pivotant, autour d’un premier axe, dans deux sens opposés pour occuper au moins une position angulaire active par rapport à une position angulaire intermédiaire de point mort ;

-- porte un premier doigt axial excentré relié à un premier arbre d’entrainement d’une première fourchette ;

-- porte une première came excentrée dont le profil de came comporte un premier cran de verrouillage du premier levier dans sa position de point mort ;

- b) un deuxième levier qui :

-- est monté pivotant, autour d’un deuxième axe parallèle au premier axe, dans deux sens opposés pour occuper au moins une position angulaire actives par rapport à une position angulaire intermédiaire de point mort ;

-- porte un deuxième doigt axial excentré relié à un deuxième arbre d’entrainement d’une deuxième fourchette ;

-- porte une deuxième came excentrée dont le profil de came comporte un deuxième cran de verrouillage du deuxième levier dans sa position de point mort ;

- c) et un basculeur d’interverrouillage qui :

- est monté pivotant, autour d’un axe de basculement parallèle au premier axe, dans deux sens opposés pour occuper l’une ou l’autre de deux position angulaires opposées de verrouillage, par rapport à une position angulaire intermédiaire de repos vers laquelle le basculeur d’interverrouillage est rappelé élastiquement ;

- porte un pion axial excentré de verrouillage qui, lorsque le basculeur d’interverrouillage est dans sa position angulaire de repos et lorsque chaque levier d’entrainement est dans sa position angulaire de point mort, est positionné simultanément en regard du premier cran de verrouillage et du deuxième cran de verrouillage, système dans lequel, angulairement de part et d’autre de son cran de verrouillage, chaque profil de came d’un levier comporte un tronçon actif qui est apte à coopérer avec le pion de verrouillage pour provoquer le pivotement du basculeur d’interverrouillage et l’engagement du pion de verrouillage dans le cran de verrouillage de la came de l’autre levier, puis maintenir le pion de verrouillage dans cette position engagée de verrouillage pour verrouiller angulairement ledit autre levier dans sa position de point mort.

Selon d’autres caractéristiques du système d’interverrouillage :

- chaque profil de came comporte au moins un tronçon actif en arc de cercle convexe centré sur l’axe du levier associé qui est adjacent au cran de verrouillage ;

- quelle que soit la position angulaire de chaque levier, le premier axe, le pion de verrouillage, et le deuxième axe sont alignés ;

- lorsque le basculeur d’interverrouillage est dans sa position angulaire de repos et lorsque chaque levier est dans sa position angulaire de point mort, le premier axe, le premier cran de verrouillage , le pion de verrouillage , le deuxième cran de verrouillage et le deuxième axe sont alignés ;

- quelle que soit la position angulaire de chaque levier , le pion de verrouillage est reçu entre le premier profil de came et le deuxième profil de came ;

- chaque levier est un levier d’entrainement d’un arbre associé d’entrainement d’une fourchette ;

- le premier levier est monté pivotant autour du premier axe dans deux sens opposés pour occuper l’une ou l’autre de deux positions angulaires actives opposées par rapport à sa position angulaire intermédiaire de point mort , et le deuxième levier est monté pivotant autour du deuxième axe dans deux sens opposés pour occuper l’une ou l’autre de deux positions angulaires actives opposées par rapport à sa position angulaire intermédiaire de point mort ;

- chaque profil de came comporte deux tronçons actifs en arc de cercle convexe centrés sur l’axe du levier associé entre lesquels est agencé le cran de verrouillage.

L’invention propose aussi un ensemble d’actionnement de deux arbres de fourchettes d’une boîte de vitesses caractérisé en ce qu’il comporte :

- un premier actionneur rotatif et un deuxième actionneur rotatif commandés dont les arbres de sortie sont parallèles ;

- et un système d’interverrouillage des déplacements des deux arbres de fourchettes selon l’invention, et dans lequel le premier actionneur rotatif entraîne le premier levier d’entrainement en pivotement, et le deuxième actionneur rotatif entraîne le deuxième levier d’entrainement en pivotement.

Les axes de rotation des arbres de sortie des deux actionneurs rotatifs sont orthogonaux aux axes parallèles de coulissement des deux arbres de fourchettes.

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 :

[Fig .1 ] - la figure 1 est une vue en perspective avant qui représente un exemple de réalisation d’un ensemble d’actionnement de trois arbres parallèles de fourchettes de passage de rapports d’une boîte de vitesses dont deux arbres sont équipés d’un système d’interverrouillage selon l’invention ;

[Fig .2] - la figure 2 est une vue analogue à celle de la figure 1 , sans les arbres de fourchettes, ni les fourchettes associées ;

[Fig.3A] - la figure 3A est une vue en perspective avant du système d’interverrouillage de la figure 2 ; [Fig.3B] - la figure 3B est une vue en perspective arrière du système d’interverrouillage de la figure 2 ;

[Fig.4A] - la figure 4A est une vue de face avant du système d’interverrouillage des figures 3A et 3B sur laquelle les deux leviers de verrouillage sont représentés chacun dans sa position de point mort et le basculeur d’interverrouillage est dans sa position de repos ;

[Fig.4B] - la figure 4B est une vue de face arrière du système d’interverrouillage de la figure 4A ;

[Fig.5A] - la figure 5A est une vue analogue à celle de la figure 4A sur laquelle le premier levier est dans sa position active de passage d’un premier rapport et le deuxième levier est verrouillé dans sa position de point mort par le basculeur d’interverrouillage qui est dans une position de verrouillage ;

[Fig.5B] - la figure 5B est une vue est une vue de face arrière du système d’interverrouillage 5A;

[Fig.6A] - la figure 6A est une vue analogue à celle de la figure 4A sur laquelle le premier levier est dans son autre position active de passage d’un deuxième rapport et le deuxième levier est verrouillé dans sa position de point mort par le basculeur d’interverrouillage qui est dans une position de verrouillage ;

[Fig.6B] - la figure 6B est une vue de face arrière du système d’interverrouillage 6A ;

[Fig.7A] - la figure 7A est une vue analogue à celle de la figure 4A sur laquelle le premier levier est verrouillé dans sa position de point mort par le basculeur d’interverrouillage qui est dans son autre position de verrouillage et le deuxième levier est dans sa position active de passage d’un troisième rapport ;

[Fig.7B] - la figure 7B est une vue de face arrière du système d’interverrouillage 7A ;

[Fig.8A] - la figure 8A est une vue analogue à celle de la figure 4A sur laquelle le premier levier est verrouillé dans sa position de point mort par le basculeur d’interverrouillage qui est dans son autre position de verrouillage et le deuxième levier est dans son autre position active de passage d’un quatrième rapport ;

[Fig.8B] - la figure 8B est une vue de face arrière du système d’interverrouillage 8A.

Description détaillée de l'invention

Par convention , les axes géométriques indiqués sur les figures sont orientés de l’arrière vers l’avant.

Dans la description qui va suivre, des éléments identiques, similaires ou analogues seront désignés par les mêmes chiffres de référence.

On a représenté à la figure 1 un ensemble E d’actionnement de trois arbres parallèles AF1 , AF2 et AF3 de trois fourchettes F1 , F2 et F3 appartenant à une boîte de vitesses de véhicule automobile.

De manière connue, chaque arbre de fourchette est solidaire en translation selon son axe de la fourchette associée. De manière connue et à titre non limitatif, chaque arbre AF1 , AF2 et AF3 entraîne en translation axiale la fou rchette axiale F1 , F2 et F3 qui lui est liée en translation avec un dispositif d’assistance DA1 , DA2 et DA3 au passage des rapports de conception générale connue telle que par exemple illustrée dans le document FR-A1 -2.988.800.

A titre d’exemple non limitatif, les deux premiers couples AF1 -F1 et AF2-F2 sont utilisés pour le passage de rapports de vitesses dits « thermiques » pour la transformation du régime de rotation d’un moteur thermique, tandis que le troisième couple AF3-F3 est utilisé pour le passage de rapports de vitesses d its « électriques » pour la transformation du régime de rotation d’un moteur électrique qui, par exemple, appartient à un groupe motopropulseur dit hybride en association avec le moteur thermique.

Chaque arbre de transmission est ici susceptible d’être entrainé axialement dans les deux sens par rapport à une position axiale intermédiaire dite de point mort dans laquelle aucun rapport n’est engagé.

Le premier couple AF1 -F1 est par exemple susceptible de provoquer le passage d’un premier rapport et d’un deuxième rapport, tandis que le deuxième couple AF2-F2 est susceptible de provoquer le passage d’un troisième rapport et d’un quatrième rapport.

Pour l’entrainement du premier arbre AF1 et de sa fourchette associée F1 , l’ensemble E d’actionnement comporte un premier actionneur rotatif commandé AR1 qui est apte à entrainer un premier levier L1 en pivotement dans deux sens opposés autour d’un axe géométrique A1 de pivotement. Pour l’entrainement du deuxième arbre AF2 et de sa fourchette associée F2, l’ensemble E d’actionnement comporte un deuxième actionneur rotatif commandé AR2 qui est apte à entrainer un deuxième levier L2 en pivotement dans deux sens opposés autour d’un axe géométrique A2 de pivotement. Les deux actionneurs rotatifs AR1 et AR2 sont d’axes parallèles et chacun est par exemple l’arbre de sortie d’un moteur électrique non représenté intégré à l’ensemble E d’actionnement.

Conformément aux enseignements de l’invention , les déplacements des deux arbres AF1 et AF2 sont associés à un système d’interverrouillage SI qui est essentiellement constitué :

- d’un premier levier L1 qui est ici le levier d’entrainement dans les deux sens du premier arbre AF1 ;

- d’un deuxième levier L2 qui est ici le levier d’entrainement dans les deux sens du deuxième levier L2 ;

- et d’un basculeur d’interverrouillage B.

Comme on peut le voir en détail aux figures 3A et 3B, le premier levier L1 porte un premier doigt axial D1 d’entrainement qui est excentré par rapport à l’axe A1 , qui s’étend axialement vers l’avant et qui est relié au premier arbre AF1 de la première fourchette F1 par l’intermédiaire du dispositif d’assistance DA1 .

Ici diamétralement opposé au premier doigt d’entrainement D1 , le premier levier L1 porte une première came C1 excentrée par rapport à l’axe A1 .

Le bord cylindrique convexe de la première came C1 est un profil de came PC1 qui comporte successivement un premier tronçon actif TA1 1 en arc de cylindre, un premier cran CV1 de verrouillage angulaire du premier levier L1 , et un deuxième tronçon actif opposé TA12 en arc de cylindre.

Le premier levier L1 comporte aussi une première tige TE1 centrée d’entraînement qui s’étend axialement vers l’arrière et qui est entrainée par le premier actionneur rotatif AR1 .

De manière analogue, le deuxième levier L2 porte un deuxième doigt axial D2 d’entrainement qui est excentré par rapport à l’axe A2, qui s’étend axialement vers l’avant et qui est relié au premier arbre AF2 de la première fourchette F2 par l’intermédiaire du dispositif d’assistance DA2.

Ici décalé angulairement par rapport au deuxième doigt d’entrainement D2, le deuxième levier L2 porte une deuxième came C2 excentrée par rapport à l’axe A2.

Le bord cylindrique convexe de la deuxième came C2 est un profil de came PC2 qui comporte successivement un premier tronçon actif TA21 en arc de cylindre, un deuxième cran CV2 de verrouillage angulaire du deuxième levier L2, et un deuxième tronçon actif opposé TA22 en arc de cylindre.

Le deuxième levier L2 comporte aussi une deuxième tige TE2 centrée d’entraînement qui s’étend axialement vers l’arrière et qui est entrainée par le deuxième actionneur rotatif AR2.

Le premier levier L1 est apte à occuper trois positions angulaires fonctionnelles distinctes dont une position de point mort PM1 dans laquelle aucun rapport n’est engagé et deux positions angulaires actives opposées : PA1 1 dans laquelle un premier rapport est engagé et PA12 dans laquelle un deuxième rapport est engagé par la première fourchette F1 .

Le deuxième levier L2 est apte à occuper trois positions angulaires fonctionnelles distinctes dont une position de point mort PM2 dans laquelle aucun rapport n’est engagé et deux positions angulaires actives opposées : PA21 dans laquelle un troisième rapport est engagé et PA22 dans laquelle un quatrième rapport est engagé par la deuxième fourchette F2.

Le positionnement relatif des deux leviers L1 et L2 et leurs dimensions sont telles qu’il existe un entrefer minimal EF constant entre les deux profils de came cylindriques convexes opposés PC1 et PC2. Comme on peut le voir aux figures 3A, 3B et 4A, 4B, lorsque chaque levier L1 , L2 est dans sa position angulaire de point mort PM1 , PM2, le premier axe A1 , le premier cran de verrouillage CV1 , le deuxième cran de verrouillage CV2 et le deuxième axe A2 sont alignés.

Au voisinage de son extrémité proximale, le basculeur d’interverrouillage B est monté pivotant par rapport au boîtier de l’ensemble d’entrainement E, autour d’un axe AB de basculement qui est parallèle aux axes A1 et A2 de pivotement des deux leviers L1 et L2.

Le basculeur d’interverrouillage B est ici une plaque qui peut pivoter autour de l’axe de basculement AB dans deux sens opposés pour occuper l’une ou l’autre de deux position angulaires opposées PV1 et PV2 de verrouillage, par rapport à sa position angulaire intermédiaire de repos PR dans laquelle il est représentée aux figures 3A à 4B.

Le basculeur d’interverrouillage B est en permanence rappelé élastiquement vers sa position angulaire de repos PR au moyen du système de rappel agencé sur sa face arrière.

A titre d’exemple non limitatif, le système de rappel comporte ici un ressort de rappel R en forme dite d’épingle à cheveux qui coopère avec une butée fixe BF portée par le boîtier de l’ensemble d’entrainement E.

Au voisinage de son autre extrémité distale, le basculeur d’interverrouillage B porte un pion cylindrique excentré PV de verrouillage qui s’étend axialement vers l’avant et entre les deux profils de came PC1 et PC2 pour coopérer avec ces derniers.

Le diamètre extérieur du pion de verrouillage PV est supérieur à la valeur de l’entrefer EF.

Les positions et dimensions des deux leviers L1 et L2 et du basculeur d’interverrouillage B sont telles que :

- quelle que soit la position angulaire de chaque levier L1 , L2 et du basculeur B d’interverrouillage, le pion de verrouillage PV est toujou rs situé entre les deux profils de came PC1 et PC2 ;

- lorsque le basculeur B d’interverrouillage est dans sa position angulaire de repos PR et lorsque chaque levier d’entrainement L1 , L2 est dans sa position angulaire de point mort PM1 , PM2, le premier axe A1 , le premier cran de verrouillage CV1 , le pion de verrouillage PV, le deuxième cran de verrouillage CV2 et le deuxième axe A2 sont alignés et le pion de verrouillage PV est positionné simultanément en regard du premier cran CV1 de verrouillage et du deuxième cran CV2 de verrouillage (Voir figures 3A et 4A).

Pour assurer son rappel élastique vers sa position angulaire de repos, le pion PV de verrouillage s’étend aussi axialement vers l’arrière entre les tronçons d’extrémité libre des deux branches du ressort de rappel R en épingle à cheveux.

La butée fixe BF est agencée entre l’axe de pivotement AB et le tronçon arrière TAPV du pion de verrouillage PV.

Dans la position angulaire de repos PR du basculeur B d’interverrouillage les tronçons d’extrémité libre des deux branches du ressort de rappel R sont en appui élastique contre la paroi cylindrique du tronçon arrière TAPV du pion de verrouillage PV.

Description du fonctionnement

Ensemble d’entrainement au point mort (Figures 4A et 4B):

- chaque levier L1 , L2 est dans sa position angulaire de point mort PM 1 , PM2 et le basculeur B d’interverrouillage est dans sa position de repos PR,

- le pion de verrouillage PV est agencé entre les deux crans de verrouillage CR1 et CR2,

- chaque levier L1 , L2 est libre de pivoter autour de son axe A1 , A2 dans l’un ou l’autre sens. i) Passage du premier rapport (Figures 5 A et 5 B) :

- en partant de la position illustrée aux figures 4A et 4B, le premier actionneur rotatif AR1 entraine le premier levier L1 en pivotement dans le sens antihoraire vers sa première position active PA1 1 ,

- lors de ce pivotement, le premier tronçon actif TA1 1 du premier profil de came PC1 coopère avec le pion de verrouillage PV pour provoquer le basculement du basculeur B d’interverrouillage dans le sens antihoraire et la pénétration du pion de verrouillage PV dans le deuxième cran de verrouillage CV2,

- le deuxième levier L2 est alors verrouillé angulairement dans sa position de point mort PM2

- en entrainant à nouveau le premier levier L1 dans le sens horaire, le système d’interverrouillage SI revient dans son état représenté aux figures 4A et 4B, le basculeur B étant rappelé élastiquement par le ressort de rappel R vers sa position de repos PR. ii) Passage du deuxième rapport (Figures 6 A et 6 B) :

- en partant de la position illustrée aux figures 4A et 4B, le premier actionneur rotatif AR1 entraine le premier levier L1 en pivotement dans le sens horaire vers sa deuxième position active PA12,

- lors de ce pivotement, le deuxième tronçon actif TA12 du premier profil de came PC1 coopère avec le pion de verrouillage PV pour provoquer le basculement du basculeur B d’interverrouillage dans le sens antihoraire et la pénétration du pion de verrouillage PV dans le deuxième cran de verrouillage CV2,

- le deuxième levier L2 est alors verrouillé angulairement dans sa position de point mort PM2,

- en entrainant à nouveau le premier levier L1 dans le sens antihoraire, le système d’interverrouillage SI revient dans son état représenté aux figures 4A et 4B, le basculeur B étant rappelé élastiquement par le ressort de rappel R vers sa position de repos PR. iii) Passage du troisième rapport (Figures 7A et 7B) :

- en partant de la position illustrée aux figures 4A et 4B, le deuxième actionneur rotatif AR2 entraine le deuxième levier L2 en pivotement dans le sens antihoraire vers sa première position active PA21 ,

- lors de ce pivotement, le premier tronçon actif TA21 du deuxième profil de came PC2 coopère avec le pion de verrouillage PV pour provoquer le basculement du basculeur B d’interverrouillage dans le sens horaire et la pénétration du pion de verrouillage PV dans le premier cran de verrouillage CV1 ,

- le premier levier L1 est alors verrouillé angulairement dans sa position de point mort PM1 ,

- en entrainant à nouveau le deuxième levier L2 dans le sens horaire, le système d’interverrouillage SI revient dans son état représenté aux figures 4A et 4B, le basculeur B étant rappelé élastiquement par le ressort de rappel R vers sa position de repos PR. iv) Passage du quatrième rapport (Figures 8A et 8B) :

- en partant de la position illustrée aux figures 4A et 4B, le deuxième actionneur rotatif AR2 entraine le deuxième levier L2 en pivotement dans le sens horaire vers sa deuxième position active PA22,

- lors de ce pivotement, le premier tronçon actif TA22 du deuxième profil de came PC2 coopère avec le pion de verrouillage PV pour provoquer le basculement du basculeur B d’interverrouillage dans le sens horaire et la pénétration du pion de verrouillage PV dans le premier cran de verrouillage CV1 ,

- le premier levier L1 est alors verrouillé angulairement dans sa position de point mort PM 1 ,

- en entrainant à nouveau le deuxième levier L2 dans le sens antihoraire, le système d’interverrouillage SI revient dans son état représenté aux figures 4A et 4B, le basculeur B étant rappelé élastiquement par le ressort de rappel R vers sa position de repos PR.

La conception du système mécanique d’interverrouillage selon l’invention est Particulièrement robuste et permet de compléter la fonction d’interverrouillage liée au système de commande et de pilotage des actionneurs motorisés.

Le système d’interverrouillage selon l’invention est aisément intégré à un ensemble E d’entrainement existant et les modes d’assemblage de cet ensemble avec les autres composants de la boîte de vitesses ne sont pas modifiés.

En variante, dans le cadre de l’invention , le système d ’interverrouillage n’est pas limité au cas où chaque arbre de fourchette se déplace dans les deux sens opposés pour le passage de deux rapports distincts.

Chaque arbre ou seulement l’un deux pourrait par exemple se déplacer dans un seul sens.

Le système d’interverrouillage selon l’invention n’est pas non plus limité au cas où les leviers L1 et L2 sont à la fois des leviers d’entrainement des deux arbres de fourchettes et des leviers appartenant au système d’interverrouillage.

Il est par exemple possible de faire appel à des actionneurs linéaires pour chaque arbre de fourchette AF1 , AF2 et d’agencer séparément un système d’interverrouillage SI selon l’invention dans lequel chaque doigt D1 , D2 est seulement lié en déplacement avec l’arbre associé AF1 , AF2.