FR2749907A1 - Dispositif de detection de la position lineaire et angulaire de l'arbre de commande d'une boite de vitesses - Google Patents

Abstract

Le dispositif (1) comporte deux capteurs (3, 4) portés par un corps (9) recevant intérieurement un manchon de manoeuvre (14) propre à entraîner en rotation l'élément d'entrée de l'un des capteurs et à entraîner également en rotation l'autre capteur via une pièce rotative (17 à 20) formant l'élément d'entrée (20) de l'autre capteur. Application: véhicule automobile.

Description

La présente invention concerne un dispositif de détection de la position linéaire en angulaire de l'arbre de commande d'une boîte de vitesses, notamment de véhicule.

Ainsi qu'on le sait, l'arbre de commande d'une boîte de vitesses est monté coulissant longitudinalement et à rotation autour de son axe longitudinal par rapport à une partie du carter de la boîte de vitesses pour occuper l'une quelconque parmi plusieurs positions relatives prédéterminées dont chacune correspond à l'engagement de l'un des rapports étagés de la boîte de vitesses.

Cette boîte de vitesses présente, de manière connue, des pignons et des moyens de passage et de sélection pour changement de rapport de transmission.

Le changement de rapport est effectué à l'aide d'un levier de changement de vitesses relié par une transmission à l'arbre de commande.

Le levier de changement de vitesses peut se déplacer angulairement et axialement à la faveur d'une grille de changement de vitesses dotée de fentes d'engagement pour définir usuellement cinq positions de marche avant, une position pour la marche arrière et une ligne de point mort, sachant que le passage, par exemple, de la première à la deuxième vitesses s'effectue grâce aux moyens de passage et le changement de niveau, par exemple, de la deuxième à la troisième vitesses s'effectue grâce aux moyens de sélection, avec une ligne de point mort.

Ainsi qu'on le sait, l'arbre de commande comporte au moins un doigt de commande appartenant aux moyens de passage et/ou de sélection.

Ce doigt est adapté à coopérer avec des coulisseaux associés chacun à un ensemble synchroniseurs-crabots.

I1 est nécessaire de détecter, dans certains cas, la position de l'arbre de commande, notamment pour assurer, de manière fiable, une commande automatique de l'embrayage associé à la boîte de vitesses.

En effet, il faut par exemple interdire un démarrage de véhicule lorsque le rapport engagé est autre que la première vitesse ou la marche arrière.

D'une manière générale cette commande automatique dépend des conditions de roulage du véhicule et donc du rapport engagé.

Un tel dispositif de détection est décrit dans le document FR-A- 2 643 316.

Ce dispositif n'est pas compact.

On peut songer alors à créer un dispositif de détection comportant un corps formant boîtier et portant deux capteurs propres à produire des signaux représentatifs de la position de l'arbre de commande et destinés notamment à être exploité par le circuit de pilotage d'un mécanisme de commande d'un embrayage associé à la boîte de vitesses.

D'une manière générale, le dispositif de détection est une pièce spécifique intégrant la mesure des deux mouvements dans un seul et même boîtier. Le développement d'un tel dispositif est long et onéreux.

En outre, il faut éviter les risques de coincement pour que le dispositif soit fiable.

C'est donc un but de l'invention de créer un dispositif de détection compact faisant appel à des capteurs peu onéreux.

C'est encore un but de l'invention de réduire au maximum les risques de coincements des pièces constitutives du dispositif de détection.

Suivant l'invention, un dispositif de détection du type sus-indiqué est caractérisé en ce que les capteurs sont à limage l'un de l'autre, en ce que le corps a une forme globalement tubulaire et reçoit intérieurement un manchon de manoeuvre propre à entraîner en rotation un élément d'entrée de l'un des capteurs, dit premier capteur, monté de manière coaxiale par rapport audit manchon, en ce que le manchon de manoeuvre est conformé pour entraîner en rotation une pièce rotative formant l'élément d'entrée de l'autre capteur, dit second capteur, en ce que le second capteur s'étend perpendiculairement par rapport au premier capteur, et en ce que le manchon de manoeuvre porte des moyens pour son accouplement à l'arbre de commande de la boîte de vitesses.

Grâce à l'invention le dispositif de détection est compact et permet d'utiliser des capteurs standards vendus à des millions d'exemplaires.

Ces capteurs sont à l'image l'un de l'autre grâce au manchon et à la pièce rotative.

Les risques de coincement sont réduits car le nombre de pièces nécessaire pour entraîner les capteurs est réduit.

En outre, ces pièces sont de forme simple et économique.

Dans une forme de réalisation, le corps est avantageusement obtenu par moulage et présente latéralement un appendice pour fixation du second capteur.

Le premier capteur délimite avec le corps une cavité borgne à l'intérieur de laquelle se déplace en rotation et en translation le manchon de manoeuvre portant à son extrémité libre des moyens d'accouplement pour son accouplement à l'arbre de commande de la boîte de vitesses.

Ainsi, grâce à l'appendice et en dotant le corps à son extrémité arrière par exemple d'une bride de fixation, on peut facilement implanter les carters des capteurs, avantageusement identiques, perpendiculairement l'un par rapport à l'autre.

Pour réduction de l'encombrement radial, la pièce rotative comporte un doigt engagé dans une gorge réalisée à la périphérie externe du manchon de manoeuvre.

Le doigt est de préférence de forme cylindrique, ce qui diminue les risques de coincement, le doigt venant en contact local avec les flancs de la gorge.

Pour simplification de la pièce rotative, celle-ci comporte un bras formant biellette et portant le doigt. Ce bras est solidaire d'une tige à extrémité supérieure en forme d'arbre cannelé.

Le bras est logé à débattement angulaire dans une creusure pratiquée dans l'appendice du corps et obturée par le second capteur.

Ainsi le mouvement de translation du manchon est transformé en rotation par la biellette qui actionne, par l'intermédiaire de la tige à extrémité cannelée, le second capteur.

Le mouvement de rotation du manchon de manoeuvre est repris directement par le premier capteur.

Par exemple, l'élément d'entrée du premier capteur consiste en un arbre cannelé engagé dans un alésage interne rainuré formé dans ledit manchon.

I1 en résulte que les éléments d'entrée ou d'actionnement des capteurs ont une forme différente.

Le dispositif de détection est fiable, compact et peu onéreux. I1 comporte ainsi un nombre réduit de pièces de forme simple et économique, à savoir deux capteurs standards, deux éléments d'actionnement des capteurs, un manchon de manoeuvre et un corps avantageusement en matière plastique moulable à faible coefficient de frottement pour faciliter les mouvements du manchon de manoeuvre.

Bien entendu, l'invention est applicable également dans le cas où la manoeuvre de l'arbre de commande de la boîte de vitesses est réalisée à l'aide d'actionneurs.

La description qui va suivre illustre l'invention en regard des dessins annexés dans lesquels
- la figure 1 est une vue en perspective éclatée d'un dispositif de détection selon l'invention
- la figure 2 est une vue analogue à la figure 1 en perspective non éclatée
- la figure 3 est une vue selon la flèche 3 de la figure 2
- les figures 4 et 5 sont des vues partielles de l'extrémité avant du dispositif de détection pour d'autres formes de réalisation.

Le dispositif de détection 1 représenté dans ces figures est destiné à détecter la position linéaire et angulaire de l'arbre de commande (non représenté) d'une boite de vitesses, ici mécanique, à pignons et rapports de transmission étagés, pour véhicule automobile.

Ce dispositif comporte, à cet effet, des moyens d'accouplement 2 pour son accouplement en rotation et en translation audit arbre de commande.

Ainsi qu'on le sait, un embrayage formant organe de coupure et de démarrage est interposé entre l'arbre de sortie (le vilebrequin) du moteur à combustion interne du véhicule et l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses.

Le dispositif de détection 1 est propre à envoyer des signaux à un calculateur appartenant à un circuit de pilotage d'un mécanisme de commande automatique ou semi-automatique de l'embrayage, usuellement à diaphragme, associé à la boite de vitesses de manière précitée.

Par exemple, le calculateur est propre à activer un moteur électrique qui, par l'intermédiaire d'une transmission mécanique, agit sur le piston d'un vérin hydraulique d'un émetteur relié par une canalisation à un vérin hydraulique récepteur dont le piston déplace en translation une butée de débrayage agissant sur l'extrémité interne des doigts du diaphragme qui, lorsque l'embrayage est engagé, agit sur un plateau de réaction pour serrer un disque de friction, calé en rotation sur l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses, entres les plateaux de pression et de réaction solidaires en rotation du vilebrequin du moteur du véhicule. Pour ce faire, le plateau de pression est lié en rotation - avec mobilité axiale - à un couvercle, d'une part solidaire du plateau de réaction et, d'autre part, offrant un appui au diaphragme.

Des moyens élastiques d'assistance agissent en parallèle vis-à-vis du moteur électrique, sur l'un des organes de la transmission, tandis que des moyens mécaniques de compensation assurent une modulation contrôlée de l'action des moyens élastiques d'assistance.

On pourra, pour plus d'explications, se reporter par exemple au document FR-A-2 721 264.

Le mécanisme de commande de l'embrayage comporte, en outre, un levier de changement de vitesses du type cassé.

Pour ce faire, le levier comporte un détecteur d'effort interposé entre un tronçon avant et un tronçon aval reliés à une timonerie de commande de l'arbre de commande de la boîte de vitesses. Le détecteur d'effort envoie également un signal au calculateur afin d'activer le moteur électrique et de déplacer la butée de débrayage afin de faire basculer le diaphragme pour annuler son action sur le plateau de pression libérer le disque de friction et désengager l'embrayage.

L'activation du moteur électrique dépend du rapport engagé et c'est la raison pour laquelle il est important de connaître la position de l'arbre de commande.

I1 importe donc de détecter la position linéaire en angulaire dudit arbre pour, par exemple, éviter de démarrer le véhicule lorsqu'un rapport, autre que la première ou la marche arrière, est engagé.

Pour ce faire, le dispositif de détection 1 précité porte un premier capteur 3 et un deuxième capteur 4.

Le premier capteur 3 est destiné à détecter la position linéaire de l'arbre de commande, tandis que le deuxième capteur 4 est destiné à repérer la position angulaire de l'arbre de commande.

Suivant une caractéristique de l'invention, les capteurs 3,4 sont à l'image l'un de l'autre, ce qui permet de diminuer le nombre de pièces de références que comporte le dispositif de détection 1.

Ces capteurs 3,4 sont destinés à envoyer des signaux au calculateur en étant reliés à celui-ci par des lignes de liaison, ici des fils électriques.

Pour cette raison les capteurs 3,4 présentent ici chacun un connecteur 5 avec des bornes 6. Les connecteurs 5 sont propres chacun à se brancher sur un connecteur complémentaire constituant la partie terminale des fils électriques reliés au calculateur.

Ici les connecteurs 5 sont solidaires du boîtier 7 que comporte chaque capteur 3,4.

Chaque boîtier 7 est fermé par un couvercle 12 pour formation du carter 7,12 à l'intérieur duquel sont logées les pièces du capteur.

Les capteurs 5 constituent les éléments de sortie des capteurs 3,4 comportant chacun un élément d'entrée 8,20 formant élément d'actionnement du capteur.

Les capteurs ",4 sont montés perpendiculairement l'un par rapport à l'autre en étant rapportés sur un corps 9 que comporte le dispositif de détection 1 qui est ainsi très compact suivant une caractéristique de l'invention.

Le corps 9 a une forme simple. Il est ici de forme globalement tubulaire. Il présente latéralement un appendice 10 doté d'une creusure 11.

L'appendice 10 présente des trous non référencés pour des organes de fixation, tels que des vis ou des boulons, servant à fixer le carter 7,12 du deuxième capteur 4 au corps 9, et ce perpendiculairement au premier capteur 3.

A cet effet le corps 9 présente à son extrémité arrière une bride 13 dotée de trous non référencés servant à fixer le carter 7,12 du premier capteur 3 au corps 9 à l'aide d'organes de fixation tels que des vis ou des boulons.

Le corps 9 est en matière moulable, en sorte que la bride 13 et l'appendice 10 s'adaptent à la forme des carters 7,12 des capteurs 3,4.

Ce corps 9, formant support pour les capteurs 3,4, sert également à la fixation du dispositif de détection 1 au carter de la boîte de vitesses.

Sa forme tubulaire permet de loger en son sein un manchon de manoeuvre 14, dont la périphérie externe est en contact interne avec la périphérie interne du corps 9. Ce corps 9 forme donc un organe de guidage pour le manchon 14 et c'est la raison pour laquelle il est avantageusement en matière plastique avantageusement à faible coefficient de frottement.

Le corps 9 délimite avec le premier capteur 3 une cavité borgne à l'intérieur de laquelle coulisse et tourne le manchon 14 de manière décrite ci-après.

Le manchon 14 présente, ici d'un seul tenant, une extrémité avant 15 faisant saillie axialement par rapport au corps 9. Cette extrémité avant est en forme de tige portant à son extrémité libre un doigt transversal portant une rotule appartenant aux moyens d'accouplement 2 du dispositif 1 à l'arbre de commande de la boîte de vitesses. La rotule 2 est destinée à être montée dans un siège attelé à l'arbre de commande.

Intérieurement le manchon 14 est doté d'un trou ou alésage longitudinal borgne 21 ouvert à son extrémité arrière en regard du premier capteur 3 dont l'élément d'entrée 8 est monté de manière coaxiale par rapport au corps 9 et au manchon 14.

Le premier capteur 3 forme un obturateur pour l'extrémité arrière du corps 9.

Le manchon 9 présente, à sa périphérie externe, une gorge 16.

Dans la gorge 16 est monté un doigt 17 cylindrique.

Le doigt 17 est porté en porte à faux par un bras 18 formant biellette, solidaire d'une tige 19, ici d'orientation verticale, montée à articulation à ses deux extrémités respectivement dans la creusure 11 et dans le deuxième capteur 4 obturant en final la creusure 11. La tige 19 s'étend perpendiculairement au bras 18 de part et d'autre de celui-ci.

Son extrémité inférieure est montée à rotation dans un trou 30, ici borgne, de la creusure 11 pour son montage rotatif, tandis que son extrémité supérieur 20 forme une portion d'arbre cannelé et l'élément d'entrée et d'actionnement du second capteur 4 portant ici à rotation l'arbre 20.

Le doigt 17 s'étend verticalement sur une faible hauteur et perpendiculairement au bras 18 et parallèlement à la tige 19.

Ici le doigt 17, le bras 18 et la tige 19,20 sont d'un seul tenant et appartiennent à une pièce rotative de transformation de mouvement de translation en rotation. Cette pièce est avantageusement en matière synthétique moulable. La biellette 18 a globalement une forme triangulaire avec des angles arrondis. La tige 19 est implantée au voisinage de la base du triangle et le doigt 17 au voisinage du sommet. La creusure 11 est en forme de secteur annulaire pour permettre le logement et le débattement angulaire du bras 18 dans la creusure 11.

Ainsi qu'on l'aura compris, le doigt 17 étant monté dans la gorge 16, tout mouvement en translation du manchon 14 de manoeuvre entraîne une rotation de l'arbre 20 formant l'élément d'entrée et d'actionnement du capteur 4.

La pièce rotative 17 à 20 et la gorge 16 appartiennent à des moyens de transformation d'un mouvement linéaire en mouvement de rotation. Ces moyens seront dénommés ci-après second moyens.

On appréciera la forme simple de la pièce rotative 17 à 20 constituant un des éléments caractéristiques de l'invention.

La creusure 11 sert au logement de cette pièce rotative 17 à 20 qui porte en porte à faux le doigt 17 pénétrant dans la gorge 16 ménagée à la périphérie externe du manchon 14. Le doigt 17 forme le maneton de la biellette 18.

La pièce rotative 17 à 20 est portée par l'appendice 10 en étant montée ainsi rotative sur le corps 9.

Ainsi, de manière décrite ci-après, le mouvement de translation du manchon 14 à l'intérieur du corps 9 est transformé en rotation par la biellette 18 qui actionne, par l'arbre 20 et le deuxième capteur 4.

Le mouvement de rotation du manchon 14 est repris directement par l'élément d'entrée 8 du capteur 3.

Cet élément d'entrée 8 s'étend, selon une caractéristique de l'invention, coaxialement au manchon 14.

Plus précisément l'alésage interne 21, d'orientation axiale, du manchon 14 est doté de rainures axiales 22 pour réception, de manière complémentaire, de cannelures appartenant à un arbre cannelé 8 formant l'élément d'entrée et d'actionnement du premier capteur 3. Il est ainsi formé de moyens d'engrènement, ici sans jeu circonférentiel, entre l'arbre 8 et le manchon 14.

Ces moyens d'engrènement forment des moyens de liaison en rotation, dits premiers moyens, intervenant entre le manchon 14 et l'élément d'entrée 8 du premier capteur 3.

Ces moyens permettent un déplacement axial du manchon 14 par rapport à l'arbre 8.

Ainsi qu'on l'aura compris, tout déplacement linéaire de l'arbre de commande entraîne, par l'intermédiaire des moyens d'accouplement 2, une rotation du manchon dans le corps 9 et un actionnement du premier capteur 3, le second capteur 4 n'étant pas actionné du fait que le doigt 17 cylindrique se déplace à l'intérieur de la gorge annulaire 16, avec les flancs de laquelle il est localement en contact de par sa forme cylindrique.

Tout déplacement angulaire de l'arbre de commande entraîne, via les moyens d'accouplement 2, une translation du manchon 14 à l'intérieur du corps 9. Durant cette translation, le premier capteur 3 n'est pas actionné car le manchon 14 coulisse axialement par rapport à l'arbre 8.

Par contre, le déplacement de la gorge 16 entraîne un déplacement du doigt 17 sans risque de coincement et une rotation de la tige 19 et de l'arbre 20. Le capteur 4 est alors actionné par son élément d'actionnement ou d'entrée 17 à 20.

Ici les capteurs 3,4 sont avantageusement identiques, abstraction faite des éléments d'entrée 8 et 19 à 20, et sont des capteurs économiques que l'on trouve dans le commerce en grande série.

Ils consistent ici en des potentiomètres rotatifs, en sorte que les arbres 8,20 entraînent des curseurs montés dans les carters 7,12 des capteurs 3,4.

Les arbres 8,20 traversent les couvercles lé et sont solidaires en rotation des curseurs rotatifs des potentiomètres dont la résistance est montée à l'intérieur du carter 7,12.

Le curseur se déplace sur la résistance aux bornes de laquelle est appliquée une tension de référence.

En variante les capteurs sont du type optique et les curseurs sont remplacés par des têtes de lecture dotées d'une diode émettrice et d'une diode réceptrice, le boîtier 7 portant intérieurement une piste avec des marques. La rotation de la tête de lecture permet un comptage du nombre de marques donnant une information sur le déplacement de la tête.

En variante, le curseur rotatif est adapté à coopérer avec des pistes électriques portées par le boîtier 7. Lors de sa rotation, le curseur établit des circuits électriques déterminés en fonction des applications.

En variante, les capteurs sont du type magnétique.

Dans tous les cas le dispositif de détection est économique car, grâce à son corps 9, il peut être doté de capteurs bon marché du commerce.

En outre, les capteurs 3,4 sont globalement identiques et sont des capteurs du type rotatif. La gorge 16 est facile à réaliser ainsi que la pièce de transformation de mouvement 17 à 20.

Le doigt 17 est placé à l'un des sommets arrondis de la biellette 18 de forme globalement triangulaire. La forme cylindrique du doigt 17 permet d'avoir un contact ponctuel avec les flancs de la gorge 16.

Tout cela permet d'éviter les phénomènes de coincement. Le dispositif de détection est donc fiable et robuste. Les arbres 8,20 sont aisés à réaliser et sont économiques, tout comme le manchon 14.

Bien entendu un jeu peut exister entre le doigt 17 et les flancs de la gorge 16, ainsi qu'entre les cannelures de l'arbre 18 et les rainures 22 internes du manchon 14. Cela permet d'éviter que les vibrations de l'arbre de commande entraînent les curseurs au détriment de la durée de vie des capteurs 3,4. Dans ce cas, le calculateur prend en compte ces jeux pour déterminer les déplacements de l'arbre de commande via les capteurs.

Bien entendu, la boîte de vitesses au lieu d'être commandée manuellement l'aide d'une transmission mécanique et du levier de changement de vitesses, éventuellement cassé, peut être commandée à l'aide d'actionneur. Dans ce cas il est utile également de connaître le rapport de boîte engagé.

Les moyens d'accouplement 2 peuvent avoir une autre forme.

Par exemple, figure 5, la tige 1( peut présenter à son extrémité libre une découpe et l'arbre de commande 40 une découpe complémentaire.

Un doigt 41 porté par l'un des éléments tige-arbre de commande est reçu dans un trou porté par l'autre desdits éléments.

La fixation du corps 9 sur le carter de la boîte de vitesses peut être réalisée par un montage du type baionnette 50 (figure 6) ou à l'aide d'une bride de fixation portée par exemple par l'extrémité avant du corps 9 (figure 5).

A la figure 6, le corps 9 porte des tronçons de rampes séparés deux à deux par des passages pour une patte appartenant à une partie fixe du véhicule et propre à pénétrer dans une gorge délimitée par une collerette issue du corps 9.

Claims (12)

REVENDICATIONS

1) Dispositif de détection pour détecter la position angulaire et linéaire d'un arbre de commande d'une boîte de vitesses, notamment de véhicule automobile, comportant un corps (9) portant deux capteurs (3,4) propres à produire des signaux représentatifs de la position de l'arbre de commande et destinés notamment à être exploités par un circuit de pilotage d'un mécanisme de commande d'un embrayage associé à la boîte de vitesses, caractérisé en ce que les capteurs (3,4) sont à l'image l'un de l'autre, en ce que le corps (9) a une forme globalement tubulaire et reçoit intérieurement un manchon de manoeuvre (13) propre à entraîner en rotation un élément d'entrée (8) d'un des capteurs (3,4), dit premier capteur (3), monté de manière coaxiale par rapport audit manchon, en ce que le manchon de manoeuvre (14) est conformé pour entraîner en rotation une pièce rotative (17 à 20) formant l'élément d'entrée de l'autre capteur (4), dit second capteur, en ce que le second capteur (4) s'étend perpendiculairement par rapport au premier capteur (3), et en ce que le manchon de manoeuvre (14) porte des moyens (2) pour son accouplement à l'arbre de commande de la boîte de vitesses.

2) Dispositif de détection selon la revendication 1, caractérisé en ce que la pièce rotative (17 à 20) porte en porte à faux un doigt (17) pénétrant dans une gorge (16) ménagée à la périphérie externe du manchon de manoeuvre.

3) Dispositif de détection selon la revendication 2, caractérisé en ce que le doigt (17) est de forme cylindrique pour contact local avec les flancs de la gorge (16).

4) Dispositif de détection selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le doigt (17) est solidaire d'un bras (18), formant biellette, solidaire d'une tige (19) par l'intermédiaire de laquelle le bras (18) est monté rotatif sur le corps (9).

5) Dispositif de détection selon la revendication 4, caractérisé en ce que la tige (19) est dotée à son autre extrémité d'une portion cannelé (20) formant élément d'actionnement et d'entrée du second capteur (4).

6) Dispositif de détection selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que le second capteur (4) est monté sur un appendice que présente latéralement le corps (9).

7) Dispositif de détection selon les revendications 6 et 4 prises conjointement, caractérisé en ce que l'appendice (10) présente une creusure (11) dans laquelle est logé à débattement angulaire le bras (18).

8) Dispositif de détection selon la revendication 7, caractérisé en ce que la tige (19) est montée à rotation dans un trou (30) de la creusure).

9) Dispositif de détection selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le manchon de manoeuvre (14) présente un alésage interne (21) pourvu de rainures pour réception de cannelures appartenant à un élément arbre cannelé (8) formant l'élément d'entrée et d'actionnement du premier capteur (3).

10) Dispositif de détection selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'alésage interne (21) du manchon de manoeuvre (14) est borgne et en ce que ledit manchon (14) porte d'un seul tenant à son extrémité libre des moyens (2) pour son accouplement à l'arbre de commande de la boîte de vitesses.

11) Dispositif de détection selon la revendication 2, caractérisé en ce que un jeu existe entre le doigt (17) et les flancs de la gorge (16).

12) Dispositif de détection selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce que un jeu existe entre les cannelures de l'arbre cannelé (8) et les rainures (22) du manchon de manoeuvre (14).