FR2826423A1 - Motor vehicle gearbox selector fork rod drive has plate with ramp cam to move rod dependent on direction of rotation - Google Patents
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Abstract
Description
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La présente invention concerne un dispositif de commande en translation d'une tige de fourchette permettant l'engagement de l'un choisi de deux rapports de vitesse d'une boîte de vitesses notamment pour un véhicule automobile. The present invention relates to a device for controlling the translation of a fork rod allowing the engagement of one chosen from two gear ratios of a gearbox, in particular for a motor vehicle.
Elle vise également une boîte de vitesses pour véhicule automobile comportant au moins un tel dispositif de commande. It also relates to a gearbox for a motor vehicle comprising at least one such control device.
Actuellement, le passage d'un rapport de vitesses sur une boîte de vitesses manuelle s'effectue en déplaçant un manchon de synchronisation de part et d'autre d'une position neutre de celui-ci par une fourchette liée en translation au manchon de synchronisation et solidaire d'une tige à coulissement commandé par une commande interne mécanique. Currently, the transmission of a gear ratio on a manual gearbox is effected by moving a synchronization sleeve on either side of a neutral position thereof by a fork linked in translation to the synchronization sleeve and secured to a sliding rod controlled by a mechanical internal control.
Pour une boîte de vitesses manuelle à six rapports de marche avant et un rapport de marche arrière, il y a quatre fourchettes, trois qui sont destinées au passage respectivement des première/deuxième vitesses, troisième/quatrième vitesses et cinquième/sixième vitesses, et la quatrième qui est destinée au passage de la marche arrière. For a manual gearbox with six forward gears and one reverse gear, there are four forks, three which are intended for shifting from first / second gear, third / fourth gear and fifth / sixth gear respectively, and fourth which is intended for the passage of reverse gear.
Depuis quelques années, on cherche à automatiser la commande des boîtes de vitesses manuelles pour des raisons de gain d'encombrement et de consommation. For several years, we have been trying to automate the control of manual gearboxes for reasons of space saving and consumption.
Deux solutions sont alors possibles : la première consiste à piloter la commande interne existante d'une boîte de vitesses et la seconde consiste à remplacer la commande interne existante par des actionneurs. Two solutions are then possible: the first consists in piloting the existing internal control of a gearbox and the second consists in replacing the existing internal control by actuators.
La première solution de pilotage d'une commande interne existante a pour inconvénient majeur de rendre la boîte de vitesses très encombrante et la seconde solution est destinée à des boîtes de vitesses conçues pour être uniquement pilotées. The first solution for controlling an existing internal control has the major drawback of making the gearbox very bulky and the second solution is intended for gearboxes designed to be controlled only.
En outre, la commande interne d'une boîte de vitesses, dont la fonction est de transformer et transmettre les mouvements de sélection et de passage In addition, the internal control of a gearbox, whose function is to transform and transmit the movements of selection and shift
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effectués par le conducteur du véhicule aux fourchettes et donc au manchon de synchronisation, est un dispositif mécanique complexe et sa conception nécessite une bonne précision tout en prenant en compte les dispersions et déformations mécaniques des moyens la constituant. carried out by the driver of the vehicle with forks and therefore with the synchronization sleeve, is a complex mechanical device and its design requires good precision while taking into account the mechanical dispersions and deformations of the means constituting it.
La présente invention a pour but d'éliminer les inconvénients ci-dessus en proposant un dispositif de commande en translation d'une tige de fourchette permettant l'engagement de l'un choisi de deux rapports de vitesse d'une boîte de vitesses notamment pour un véhicule automobile, par l'intermédiaire d'un manchon de synchronisation lié en translation à la fourchette, et qui est caractérisé en ce qu'il comprend un plateau pouvant être entraîné en rotation, dans un sens choisi, par un moyen d'entraînement commandé et comprenant sur l'une de ses faces une rampe à profil en colimaçon sur laquelle est élastiquement en appui l'une des extrémités de la tige de fourchette disposée perpendiculairement au plateau, de façon qu'une rotation dans un sens du plateau relativement à une position neutre de celui-ci provoque une translation de la tige de fourchette dans un sens correspondant permettant l'engagement d'un rapport de vitesses et une rotation du plateau dans le sens opposé relativement à la position neutre provoque une translation de la tige de fourchette dans le sens opposé permettant l'engagement d'un autre rapport de vitesses. The object of the present invention is to eliminate the above drawbacks by proposing a device for translational control of a fork rod allowing the engagement of one chosen from two gear ratios of a gearbox, in particular for a motor vehicle, by means of a synchronization sleeve linked in translation to the fork, and which is characterized in that it comprises a plate which can be driven in rotation, in a chosen direction, by a drive means controlled and comprising on one of its faces a ramp with a spiral profile on which is elastically in abutment one of the ends of the fork rod arranged perpendicularly to the plate, so that a rotation in a direction of the plate relative to a neutral position thereof causes a translation of the fork rod in a corresponding direction allowing the engagement of a gear ratio and a rotation of the plate in the op direction placed relative to the neutral position causes a translation of the fork rod in the opposite direction allowing the engagement of another gear ratio.
Avantageusement, la rampe en colimaçon s'étend concentriquement au plateau sur pratiquement 3600 d'angle en partant d'un palier permettant à la tige de fourchette d'engager le rapport de vitesses pour se terminer par un palier d'une hauteur supérieure au palier de départ permettant à la tige de fourchette d'engager l'autre rapport de vitesses, la rampe comportant un palier intermédiaire définissant la position neutre de la tige de fourchette. Advantageously, the spiral ramp extends concentrically to the plate over practically 3600 angles starting from a bearing allowing the fork rod to engage the gear ratio to end in a bearing of a height greater than the bearing starting allowing the fork rod to engage the other gear ratio, the ramp comprising an intermediate bearing defining the neutral position of the fork rod.
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De préférence, les paliers et les parties entre paliers de la rampe en colimaçon sont chacun en forme de secteur. Preferably, the bearings and the parts between bearings of the spiral ramp are each in the form of a sector.
Le palier de départ de la rampe en colimaçon correspond à un passage de rapport de vitesses pair et le palier de fin de la rampe correspond à un passage de rapport de vitesses impair. The start landing of the spiral ramp corresponds to an even gear shift and the end of the ramp corresponds to an odd gear shift.
L'extrémité de la tige de fourchette en contact avec la rampe en colimaçon comporte un élément de roulement, tel qu'une bille ou un galet. The end of the fork rod in contact with the spiral ramp includes a rolling element, such as a ball or a roller.
La tige de fourchette est montée en translation rectiligne sur au moins un palier de support solidaire du carter de la boîte de vitesses et un organe de rappel élastique de l'extrémité de la tige sur la rampe est interposé entre le palier de support et une collerette de la tige située au voisinage de son extrémité en appui sur la rampe. The fork rod is mounted in rectilinear translation on at least one support bearing secured to the gearbox casing and an elastic return member at the end of the rod on the ramp is interposed between the support bearing and a flange of the rod located near its end resting on the ramp.
Avantageusement, l'organe de rappel est un ressort hélicoïdal monté sur la tige de fourchette. Advantageously, the return member is a helical spring mounted on the fork rod.
Le moyen d'entraînement est piloté de façon à entraîner en rotation le plateau d'une valeur d'angle relativement à la position angulaire neutre de celui-ci correspondant à l'engagement de l'un choisi des deux rapports de vitesses. The drive means is controlled so as to rotate the plate by an angle value relative to the neutral angular position thereof corresponding to the engagement of one chosen from the two gear ratios.
Selon un premier mode de réalisation, le moyen d'entraînement est un moteur électrique, de préférence du type pas à pas, couplé à un axe central solidaire du plateau. According to a first embodiment, the drive means is an electric motor, preferably of the stepping type, coupled to a central axis secured to the plate.
Selon un second mode de réalisation, le moyen d'entraînement est un vérin hydraulique couplé à l'axe central solidaire du plateau. According to a second embodiment, the drive means is a hydraulic cylinder coupled to the central axis integral with the plate.
La valeur d'angle de rotation du plateau de part et d'autre de la position neutre de celui-ci est d'environ 165 degrés d'angle. The value of the angle of rotation of the plate on either side of its neutral position is approximately 165 degrees of angle.
Le moyen d'entraînement est logé dans le carter de la boîte de vitesses. The drive means is housed in the gearbox housing.
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L'invention propose également une boîte de vitesses pour un véhicule automobile et qui est caractérisée en ce qu'elle comprend plusieurs dispositifs de commande en translation respectivement de tiges de fourchette, chacun conforme au dispositif tel que défini précédemment, chacun des moyens d'entraînement en rotation d'un plateau pouvant être sélectivement piloté par le conducteur du véhicule pour engager ou désengager l'un choisi des deux rapports de vitesse associés à la tige de fourchette correspondante. The invention also provides a gearbox for a motor vehicle and which is characterized in that it comprises several devices for translational control of the fork rods respectively, each conforming to the device as defined above, each of the drive means in rotation of a plate which can be selectively controlled by the driver of the vehicle to engage or disengage one chosen from the two gear ratios associated with the corresponding fork rod.
L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels : - la figure 1 est une vue en perspective du dispositif de commande conforme à l'invention permettant d'effectuer une translation d'une tige de fourchette à partir de sa position neutre ; - la figure 2 est une vue de côté suivant la flèche II de la figure 1 ; - la figure 3 est une vue en perspective du dispositif de commande de la figure 1 où la tige de fourchette occupe une position de passage d'un rapport de vitesses impair ; - la figure 4 est une vue de côté suivant la flèche IV de la figure 3 ; - la figure 5 est une vue en perspective du dispositif de commande de la figure 1 où la tige de fourchette occupe une position de passage d'un rapport de vitesses pair ; et - la figure 6 est une vue de côté suivant la flèche VI de la figure 5. The invention will be better understood, and other objects, characteristics, details and advantages thereof will appear more clearly during the explanatory description which follows, made with reference to the appended drawings given solely by way of example illustrating a mode. of the invention and in which: - Figure 1 is a perspective view of the control device according to the invention allowing a translation of a fork rod from its neutral position; - Figure 2 is a side view along arrow II of Figure 1; - Figure 3 is a perspective view of the control device of Figure 1 where the fork rod occupies a position for passing an odd gear ratio; - Figure 4 is a side view along arrow IV of Figure 3; - Figure 5 is a perspective view of the control device of Figure 1 where the fork rod occupies a shift position of an even gear ratio; and - Figure 6 is a side view along arrow VI of Figure 5.
Le dispositif de commande de l'invention qui va être décrit est destiné à entraîner en translation l'une associée à ce dispositif d'une pluralité de tiges 1 à The control device of the invention which will be described is intended to drive in translation one associated with this device of a plurality of rods 1 to
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chacune desquelles est solidarisée une fourchette (non représentée) permettant l'engagement de l'un choisi de deux rapports de vitesses associés à la fourchette, par l'intermédiaire d'un manchon de synchronisation (non représenté) lié en translation à la fourchette. each of which is joined a fork (not shown) allowing the engagement of one chosen from two gear ratios associated with the fork, by means of a synchronization sleeve (not shown) linked in translation to the fork.
Dans le cas d'une boîte de vitesses pour véhicule automobile à six rapports de marche avant et un rapport de marche arrière, on prévoit quatre fourchettes, dont trois sont destinées au passage respectivement des cinquième/sixième vitesses, troisième/quatrième vitesses et première/deuxième vitesses et la quatrième est destinée au passage de la marche arrière. In the case of a motor vehicle gearbox with six forward gears and one reverse gear, four forks are provided, three of which are intended for shifting from fifth / sixth gear, third / fourth gear and first gear respectively. second gear and the fourth is for shifting from reverse.
Chaque tige de fourchette 1 est monté à coulissement en translation de façon guidée relativement au carter de la boîte de vitesses par deux paliers de support 2 solidaires de ce carter et dont un seul est représenté aux figures. Each fork rod 1 is mounted to slide in translation in a guided manner relative to the housing of the gearbox by two support bearings 2 integral with this housing and only one of which is shown in the figures.
Selon l'invention, le dispositif de commande en translation d'une tige de fourchette 1 comprend un plateau cylindrique 3 solidaire d'un axe ou arbre central 4 couplé à un moyen d'entraînement (non représenté) pouvant être commandé par le conducteur du véhicule pour entraîner en rotation le plateau 3 dans un sens ou dans l'autre pour déplacer en translation dans le sens correspondant la tige de fourchette 1 qui s'étend transversalement au plateau 3. According to the invention, the device for controlling the translation of a fork rod 1 comprises a cylindrical plate 3 secured to a central shaft or shaft 4 coupled to a drive means (not shown) which can be controlled by the driver of the vehicle for rotating the plate 3 in one direction or the other to move in translation in the corresponding direction the fork rod 1 which extends transversely to the plate 3.
A cet effet, le plateau 3 comprend sur sa face située en regard de la tige de fourchette 1 une rampe 5 à profil en colimaçon sur laquelle est élastiquement en appui l'extrémité correspondante la de la tige de fourchette 1 de façon qu'une rotation dans un sens du plateau 3 relativement à une position neutre de celui-ci provoque une translation de la tige de fourchette 1 dans un sens correspondant permettant l'engagement d'un rapport de vitesses et une rotation du plateau 3 dans le sens opposé relativement à la position neutre provoque une translation de la tige de fourchette 1 dans le sens To this end, the plate 3 comprises on its face situated opposite the fork rod 1 a ramp 5 with a spiral profile on which the corresponding end 1a of the fork rod 1 is resiliently supported so that a rotation in one direction of the plate 3 relative to a neutral position thereof causes a translation of the fork rod 1 in a corresponding direction allowing the engagement of a gear ratio and a rotation of the plate 3 in the opposite direction relative to the neutral position causes a translation of the fork rod 1 in the direction
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opposé permettant l'engagement de l'autre rapport de vitesses. opposite allowing the engagement of the other gear ratio.
La rampe en colimaçon 5 s'étend concentriquement au plateau 3 sur pratiquement 3600 d'angle en partant d'un palier 6 de niveau le plus bas pour se terminer par un palier 7 de niveau le plus haut en passant par un palier intermédiaire 8 qui définit la position neutre de la tige de fourchette à laquelle aucun rapport de vitesses n'est engagé. The spiral ramp 5 extends concentrically with the plate 3 over an angle of almost 3600, starting from a level 6 of the lowest level and ending in a level 7 of the highest level passing through an intermediate level 8 which defines the neutral position of the fork rod at which no gear ratio is engaged.
De préférence, les paliers 6, 7,8 ainsi que les parties de la rampe en colimaçon situées entre ces paliers sont en forme de secteurs en considérant le plateau 3 vu de dessus. Preferably, the bearings 6, 7,8 as well as the parts of the spiral ramp located between these bearings are in the form of sectors considering the plate 3 seen from above.
Le palier de départ 6 de la rampe 5 correspond à un passage de rapport de vitesses, de préférence pair tandis que le palier de fin de la rampe 5 correspond à un passage de l'autre rapport de vitesses, de préférence impair. The starting bearing 6 of the ramp 5 corresponds to a shift of gear ratio, preferably even while the end bearing of the ramp 5 corresponds to a shift of the other gear ratio, preferably odd.
L'extrémité la de la tige de fourchette 1 est élastiquement maintenue sur la rampe 5 sous l'action d'un organe élastique de rappel 9 constitué de préférence par un ressort hélicoïdal monté précontraint autour de la tige de fourchette 1 entre une collerette d'extrémité 1b de la tige 1 et le palier de support 2 de celle-ci. The end 1a of the fork rod 1 is resiliently held on the ramp 5 under the action of an elastic return member 9 preferably constituted by a helical spring mounted prestressed around the fork rod 1 between a flange of end 1b of the rod 1 and the support bearing 2 thereof.
L'extrémité la de la tige de fourchette 1 comprend un élément de roulement lc, qui peut être constitué par une bille ou un galet, contactant la rampe 5. The end 1a of the fork rod 1 comprises a rolling element lc, which may consist of a ball or a roller, contacting the ramp 5.
Le moyen d'entraînement du plateau 3 est piloté de façon à entraîner en rotation le plateau 3 d'une valeur d'angle relativement à la position angulaire neutre du plateau de façon à amener l'extrémité la de la tige de fourchette 1 soit sur le palier 6, soit sur le palier 7 suivant l'ordre de pilotage imposé par le conducteur du véhicule au moyen d'entraînement. De préférence, la valeur angulaire de déplacement du plateau 3 pour amener l'extrémité de la tige de fourchette 1 sur le palier 6 ou The drive means of the plate 3 is controlled so as to rotate the plate 3 by an angle value relative to the neutral angular position of the plate so as to bring the end 1a of the fork rod 1 to the bearing 6, or on the bearing 7 according to the order of piloting imposed by the driver of the vehicle by the drive means. Preferably, the angular value of displacement of the plate 3 to bring the end of the fork rod 1 to the bearing 6 or
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le palier 7 à partir de la position neutre définie par le palier 8, est d'environ 1650 d'angle. the bearing 7 from the neutral position defined by the bearing 8, is about 1650 of angle.
Ce moyen d'entraînement peut être un moteur électrique réversible, par exemple du type pas à pas, couplé à l'axe central 4 ou un vérin hydraulique couplé à cet axe. This drive means can be a reversible electric motor, for example of the stepping type, coupled to the central axis 4 or a hydraulic cylinder coupled to this axis.
De préférence, le moyen d'entraînement est logé avec son plateau correspondant 3 dans le carter de la boîte de vitesses du véhicule. Preferably, the drive means is housed with its corresponding plate 3 in the casing of the vehicle gearbox.
Bien entendu, la boîte de vitesses du véhicule comporte plusieurs dispositifs de commande à plateaux 3 permettant d'entraîner en translation respectivement des tiges de fourchette 1 avec chaque plateau de commande 3 d'une structure identique au plateau 3 précédemment décrit. En outre, lors d'un passage d'une vitesse, le conducteur pourra sélectionner le moyen d'entraînement correspondant à la fourchette associée au rapport de vitesses choisi et le piloter de façon à entraîner en rotation le plateau 3 dans le sens correspondant pour déplacer la tige de fourchette dans le sens du passage de la vitesse choisie. Le conducteur pourra de la même manière piloter le moteur correspondant à une vitesse à désengager en amenant le plateau correspondant 3 à sa position neutre à laquelle la tige de fourchette a son extrémité appui sur le palier 8. On notera que les figures 1 à 6 représentent les tiges de fourchettes en position verticale, mais celles-ci doivent être considérées en position horizontale dans la boîte de vitesses montée sur le véhicule automobile. Of course, the vehicle gearbox comprises several control devices with plates 3 making it possible to drive in translation respectively fork rods 1 with each control plate 3 of a structure identical to the plate 3 previously described. In addition, during a gear change, the driver can select the drive means corresponding to the range associated with the selected gear ratio and control it so as to rotate the plate 3 in the corresponding direction to move the fork rod in the direction of passage of the selected speed. The driver can in the same way control the motor corresponding to a speed to be disengaged by bringing the corresponding plate 3 to its neutral position at which the fork rod has its end resting on the bearing 8. It will be noted that FIGS. 1 to 6 represent the fork rods in a vertical position, but these must be considered in a horizontal position in the gearbox mounted on the motor vehicle.
Le fonctionnement du dispositif de commande va être maintenant expliqué en référence aux figures 1 à 6. The operation of the control device will now be explained with reference to FIGS. 1 to 6.
A la position du plateau 3 représentée aux figures 1 et 2, l'extrémité la de la tige de fourchette 1 est en appui sur le palier intermédiaire 8 correspondant à une position neutre à laquelle aucun rapport de vitesses n'est engagé. At the position of the plate 3 shown in Figures 1 and 2, the end of the fork rod 1 is supported on the intermediate bearing 8 corresponding to a neutral position at which no gear ratio is engaged.
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Lorsque le conducteur pilote le moyen d'entraînement de façon à déplacer en rotation le plateau 3 dans le sens des aiguilles d'une montre indiqué par la flèche F1 en figure 1 d'une valeur d'angle d'environ 1650, l'extrémité le de la tige de vérin 1 se déplace de façon ascendante le long de la rampe en hélice 5 jusqu'à venir en appui sur le palier de plus grande hauteur 7 comme représenté aux figures 3 et 4, provoquant le déplacement de la tige de fourchette 1 dans un sens permettant d'engager un rapport de vitesses impair. Le déplacement de la tige de fourchette 1 s'effectue en comprimant le ressort 9 qui maintient l'extrémité le sur le palier 7. When the driver controls the drive means so as to rotate the plate 3 in the clockwise direction indicated by the arrow F1 in FIG. 1 by an angle value of approximately 1650, the end the cylinder rod 1 moves upwardly along the helical ramp 5 until it comes to rest on the higher height bearing 7 as shown in Figures 3 and 4, causing the displacement of the fork rod 1 in a direction allowing to engage an odd gear ratio. The displacement of the fork rod 1 is carried out by compressing the spring 9 which maintains the end on the bearing 7.
En pilotant le moyen d'entraînement de façon à déplacer le plateau 3 dans le sens contraire à celui de la flèche FI à partir de la position neutre de la figure 1, l'extrémité le de la tige de vérin 1 se déplace de façon descendante sur la rampe en hélice 5 d'une valeur d'angle d'environ 1650 jusqu'à venir en appui sur le palier inférieur 6, ce qui provoque un déplacement de la tige de fourchette 1 dans un sens permettant d'engager le rapport de vitesses pair associé au rapport de vitesse impair. Le ressort 9 s'est détendu pour amener et maintenir l'extrémité le en appui sur le palier 7. By controlling the drive means so as to move the plate 3 in the opposite direction to that of the arrow FI from the neutral position of FIG. 1, the end 1c of the jack rod 1 moves downward on the helical ramp 5 with an angle value of approximately 1650 until it comes to bear on the lower bearing 6, which causes a displacement of the fork rod 1 in a direction making it possible to engage the ratio of even speeds associated with the odd speed ratio. The spring 9 is relaxed to bring and keep the end le in abutment on the bearing 7.
A titre d'exemple, lorsque le plateau 3 est déplacé en rotation du palier 8 au palier supérieur 7, la rampe provoque entre ces deux paliers une translation positive de la tige 1 de + 7 mm, tandis qu'une rotation en sens inverse à partir du palier 8 provoque une translation de la tige de fourchette 1 dans un sens négatif de 7 mm lorsque l'extrémité le de la tige 1 est en appui sur le palier inférieur 6. For example, when the plate 3 is moved in rotation from the bearing 8 to the upper bearing 7, the ramp causes between these two bearings a positive translation of the rod 1 by + 7 mm, while a rotation in opposite direction to starting from the bearing 8 causes a translation of the fork rod 1 in a negative direction of 7 mm when the end of the rod 1 is in abutment on the lower bearing 6.
Le dispositif de commande conforme à l'invention présente les nombreux avantages suivants : - chaque tige de fourchette est pilotée de façon indépendante ; The control device according to the invention has the following numerous advantages: - each fork rod is controlled independently;
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du fait de l'absence d'une commande interne utilisée dans les boîtes de vitesses manuelles classiques, le dispositif présente un faible encombrement ; - le dispositif est indépendant des différentes technologies de pilotage ; - les différentes pièces du dispositif de commande étant communes, les coûts de production en sont diminués ; - suppression de la flexion des crosses et du doigt de passage d'une boîte de vitesses classique, c'est-àdire que le dispositif présente peu de dispersion ; - implantation possible du moyen de commande de chaque dispositif dans le carter de la boîte de vitesses ; - le dispositif utilise un nombre minimal de pièces, ce qui se traduit non seulement par la réduction des dispersions, mais également par une diminution des coûts et une stabilité accrue. due to the absence of an internal control used in conventional manual gearboxes, the device has a small footprint; - the system is independent of the different control technologies; - the different parts of the control device being common, the production costs are reduced; - Elimination of the bending of the sticks and the passing finger of a conventional gearbox, that is to say that the device has little dispersion; - possible installation of the control means of each device in the gearbox housing; - The device uses a minimum number of parts, which results not only in reducing dispersions, but also in reducing costs and increased stability.
Claims (13)
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Applications Claiming Priority (1)
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| FR0108201A FR2826423B1 (en) | 2001-06-21 | 2001-06-21 | DEVICE FOR CONTROLLING THE TRANSLATION OF A STEM FORK FOR ENGAGEMENT OF A SELECTED GEAR RATIO OF A MOTOR VEHICLE GEARBOX |
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Country Status (1)
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