Brevet FR2287359A1 — publié le 19760507

La présente invention concerne un dispositif de commande électro-pneu atique notamment pour un changement de vitesse à commande automatique de véhicule à moteur, compose tant une sécurité de commutation pour protéger le mécaniste d'entralnement contre les commandes erronées et des capteurs pour mesurer la vitesse du véhicule et la position de la transmission. Pour commander automatiquement les transmissions de véhicules actuels, on utilise de plus en plus des circuits électroniques. Ces circuits électroniques doivent satisfaire å une série de conditions. Notamment, le conducteur ne doit pas pouvoir passer une vitesse basse, ou meme la marche arrière, dans le cas où le véhicule roule à des vitesses très élevées. Les dispositifs connus ne satisfont à ces conditions que de façon non satisfaisante, ou même pas du tout. A cet effet, l'invention concerne un dispositif de commande caractérisé en ce qu'il concerne un dispositif pour bloquer le changement de voies et le changement de groupes. Gr ce au dispositif da commande selon 1'invention, le mécanisme d'entraine-ent d'un véhicule à moteur est protégé contre les erreurs de commande. La protection résulte d'un blocage pour les change ents de voies et de groupes. On évite ainsi que le conducteur ne puisse rétrograder à des vitesses très élevées. Le dispositif de commande selon l'in Invention fonctionne à l'aide de moyens électroniques et pneu mastiques combinés à des détecteurs de la vitesse de déplacement du véhicule et e la vitesse enclenchée. L'utilisation du dispositif de commande selon l'invention, empêche le moteur du véhicule de tourner en surrégime. D'autres caractéristiques de l'invention sont énoncées dans les revendications. La présente invention sera décrite plus en détail à l'aide des exemples de réalisation représentés schématiquement dans les dessins annexds, dans lesquels les mêmes organes ou les organes correspondants portent les mêmes références - La figure 1 est un schéma de principe dFuse installation de changement de vitesse équipée d'une installation de commande selon l'invention. - La figure 2, représente un schéma-bloc de principe du dispositif de commande selon l'invention. - La figure 3 représente un exemple de réalisation d'un amplificateur d'entrée. - Les figures 4 à 11 représentent divers exemples de réalisation d'un convertisseur fréquence-tension. - Les figures 12 à 14 représentent des exemples de circuits pour des bascules. - Les figures 15 à 23 représentent diverses variantes d'un dispositif de sécurité de surintensité pour les électro-vannes. - La figure 24 réprésente un exemple d'un circuit complet. La figure 1 est un schéma de principe d'une installation de changement de vitesse équipée d'une installation de commande selon l'invention. Par l'intermédiaire d'un clapet de non-retour 21, le fluide moteur passe dans un réservoir à air comprimé 22 ; le réservoir à air comprimé 22 est indépendant des réservoirs d'air comprimé de freinage. A la suite du réservoir d'air comprimé 22, il est prévu un dispositif de nettoyage d'air comprimé 23 muni d'un séparateur d'eau et d'une vanne d'évacuation d'eau. Le dispositif de nettoyage d'air comprimé 23 est relié par une conduite à une vanne de commutation principale 24, qui est de préférence réalisée sous forme de vanne à 3/2 voies et est commandée par l'arbre de rotation. La vanne de coupure principale 24 est suivie par une soupape à relais 25 qui est de préférence réalisée sous forme de vanne à 4/2 voies. La soupape relais 25 est suivie par un vérin d'air comprimé 26 pour la commutation des groupes. Une vanne de commutation de groupe qui constitue une vanne de commande préalable est remise au levier de commutation ou levier de vitesse 27. Pour mesurer la vitesse de sortie de la transmission, on utilise un capteur inductif 28.La sortie du capteur inductif 28 est reliée à une entrée d'un commutateur de vitesse de rotation électronique 31. En outre, un commutateur de pression 32 est relié au commutateur de vitesse de rotation 31 ainsi qu'une électrovanne 33 pour le blocage d'un groupe et une électro-vanne 34 pour le blocage des voies. Une électro-vanne 12 commande un cylindre 35 pour le blocage des voies. La figure 2 représente un schéma-bloc de principe du dispositif de commande selon l'invention. La tension sinusoidale, créée par le capteur 28 prévu sur l'axe à la sortie de la transmission, est amplifiée par un étage d'entrée 37. Puis, le signal est transformé en une tension continue par un convertisseur 38 ; la hauteur de la tension continue dépend de la vitesse du véhicule. La tension de sortie du convertisseur 38 commande deux déclencheurs 39, 41 dont les seuils sont équilibrés pour bloquer l'alternance des voies 42 et l'alternance des groupes 43, de façon correspondante. Lors d'une inversion d'une alternance de groupegroupes 43, on commande un dispositif de commutation 44.Le dispositif de commutation 44 modifie le seuil de commutation de l'alternance de voies 42, pour correspondre à une vitesse plus importante. Dans ce qui suit, on décrira diverses possibilités de réalisation du principe général représenté à la figure 2. Le mode de réalisation définitif peut correspondre & une com- binaison quelconque des divers circuits de base. La figure 3 représente un exemple de réalisation d'un emplificateur d'entrée 37. La résistance 46 rend le transistor 47 conducteur. Le transistor 47 comporte une ré sistance de collecteur 48. Le transistor 47 est bloqué par l'impulsion négative envoyée par le capteur 28. A la sortie du transistor 47, on obtient une tension reetangulaire de même fréquence, que celle du signal du capteur. La diode 49 protège le transistor 47 contre les pointes de tension négatives ; la diode 51 permet une inversion dans la zone de la tension nulle.Lorsque la résistance interne du capteur n'est pas suffisamment gronde, il faut prévoir une résistance 52 an parallèle, pour limiter le courant qui passerait en parai- lèle au chemin base-éuetteur du transistor 47. Les figures 4 & 11 représentent divers exemples de réalisation d'un convertisseur frdquence-tension. Ce convertisseur comporte des diodes et des condensateurs pour fournir une tension qui dépend de la fréquence et ainsi de la vitesse du véhicule. Pendant une deni-période du signal rectangulaire, un premier condensateur reçoit une charge électrique alors que dans la seconde moitié de la période, le premier condensateur transmet la charge à un second conden sateurs Léssecond condensateur présente une capacité plus grande que le premier condensateur et sert ainsi de mémoire. Pour un fonctionnement correct du circuit, il suffit uniquement que les deux condensateurs soient tels que le rapport de leur capacités corresponde à une certaine valeur. Les diodes commandent la charge et la décharge pendant les deux demipériodes. Comme une partie de la charge du condensateur de mémoire se perd dans la charge constituée par les bascules suivantes 39, 41, on arrive à un équilibre pour chacune des valeurs limites du signal de commande. Ainsi à chaque vitesse du véhicule, il correspond une tension continue déterminée. Dans le détail, la figure 4a correspond à un circuit dont la sortie fournit une tension augmentant avec la fréquence, comme représenté à la figure 4b ; le circuit de la figure 5b donne une tension qui diminue à mesure que la fréquence augmente, comme cela est représenté dans la courbe de la figure 5b. Le circuit de la figure 6a fournit une tension de sortie qui croit au-delà de la tension d'alimentation, comme représenté par la courbe de la figure 6b. La figure 7a représente un circuit qui fournit une tension de sortie diminuant à partir de la tension d'alimentation, comme représenté k la figure 7b.Dans tous ces exemples de réalisation, le collecteur du premier transistor 54 est relié à la résistance de collecteur 55 du premier condensateur 56. A la suite du condensateur 56, on a les deux diodes 57 et 58 qui commandent la charge et la décharge ainsi que le second condensateur 59. La charge par les bascules 39, 41 est représentée par la résistance de charge 61. Dans les circuits des figures 6a et 7a, il faut prévoir une résistance de limitation 62 pour limiter le courant traversant le transistor de commande 54. Une limitation du courant peut également s'obtenir en branchant une résistance de limitation 63 en série avec le premier condensateur 56. Aux figures 10 et 11, on a représenté des solutions consistant à utiliser un double lissage, soit pour obtenir une meilleure tension continue, soit pour n'utiliser que des condensateurs plus faibles. Dans ces deux solutions, le second condensateur 59 est suivi par une résistance sdrie 64 et une capacité parallèle 65. Dans des cas déterminés, il n'est pas nécessaire d'avoir une tension continue, mais au contraire une tension qui oscille autour d'une valeur moyenne. L'oscillation permet de réduire l'hystérésis des bascules 39, 41. Les figures 12 à 14, représentent des exemples de circuits pour des bascules ou circuits de déclenchement 39, 41 compensés en température. Les circuits sont connus dans lsessentiel et c'est pourquoi, la description sera limitée à des particularités. A la figure 12, les résistances 67 et 68 constituent un diviseur de tension. La résistance 68 maintien le transistor 69 conducteur à ltétat de repos. Les transistors 69 et 71 ainsi que la résistance de collecteur 72 du transistor 69 forment un amplificateur de différence dont la tension de référence est déterminée à l'autre entrée par les résistances 73 et 74. Une électro-vanne 75 qui est branchée en parallèle sur une diode de marche à vide 76, est commandée par le transistor 77.La contre-réaction de la bascule est assu- rée par la résistance 78 qui est montée entre le transistor 77 constituant l'amplificateur de sortie et le transistor amplificateur de différence 71. Une résistance 79 protège le transistor de Itétage de sortie 77 contre les courants de repos. A la figure 13, on a représenté une autre variante de circuit dans laquelle le pôle positif de la tension d'alimentation est utilisé co e point de référence. De cette façon, on peut relier unilatéralement les électro-vannes à la masse, comme cela est représenté à la figure 13 uniquement dans le cas de l'électro-vanne 75. Pour éviter l'utilisation d'un transistor de puissance de type PNP, qui est très onéreux, on peut égale .ment utiliser un transistor PNP de faible puissance. On le relie alors à un transistor de puissance NPN, à montage en émetteur-suiveur. Cette variante de circuit est représentée à la figure 14 dans laquelle leémetteur-suiveur se compose des transistors 81 et 82. Il est clair que les transistors de l'étage de sortie 77 et 81 peuvent également être des transistors à montage Darlington. Aux figures 12 à 14, on a représenté une branche de contre-réaction formée d'une résistance 83 et d'un condensateur 84. Pour protéger le transistor à montage émetteur-suiveur 82 contre les courants de repos, on utilise une résistance 85. Les figures 15 à 23 représentent diverses variantes d'un dispositif de sécurité de surintensité pour les électro-vannes. Lorsqu'il se présente un court-circuit dans une électro-vanne, le courant traversant 1'électro-vanne augmente très fortement ; le courant de court-circuit peut endommager très rapidement les transistors de commutation et mettre hors service des éléments du dispositif de commande. A la figure 15, on a représenté un circuit dans lequel on a une résistance de mesure 87 en série sur l'électrovanne 75. La tension sur la résistance de mesure 87, est appliquée par l'intermédiaire d'un filtre passe-bas, et d'une résistance en série 88 ainsi que d'un condensateur en parallèle 89 à 1'entrée de commande d'un dispositif de coupure. Le dispositif de coupure est, dans l'exemple de la figure 15, un thyristor 91. Lorsque le courant qui traverse l'électro-vanne 75, et ainsi la résistance de mesure 87, dépasse une valeur prédéterminée, le thyristor 91 bascule et bloque ainsi les bascules 39 et 41. Le courant traversant l'électro-vanne 75 est ainsi amené à zéro.Pour cesser l'action du dispositif de surintensité, il faut tout d'abord remédier à la cause de la surintensité et ce n'est qu'après cela que l'on peut de nouveau brancher normalement le circuit de commande. Le dispositif de sécurité de surintensité peut également s'utiliser dans un dispositif de commande dans lequel l'électro-vanne 75 est reliée à la masse par une extrémité du bobinage. Cette variante de circuit est représentée à la figure 16. On peut également réaliser le dispositif de sécurité de surintensité à l'aide de deux transistors au lieu d'un thyristor. De telles variantes de circuit pour des électro-vannes 75 reliées par une borne soit à la ligne positive, soit à la masse, sont représentées aux figures 17 et 18. Ces exemples de réalisation comportent deux transistors 92 et 93 et une résistance de collecteur 94 correspondante. Des variantes de circuit correspondant aux exemples de réalisation des figures 17 et 18 sont représentées aux figures 19 et 20. A la place de la résistance de collecteur 94, on a prévu une résistance d'émetteur 95. Le dispositif de sécurité de surintensité, à transistors, peut s'utiliser simultanément pour plusieurs électro-vannes. Une possibilité de réalisation est représentée à la figure 21 dans le cas de deux électro-vannes. Les diodes 97 et 98 servent à commuter soit les transistors 99 ou 101, soit les transistors 99 ou 102, suivant l'entrée à laquelle est appliquée la surintensité. Le circuit représenté également à la figure 21 peut être relié au pole positif de la tension d'alimentation, constituant le point de référence, cest-à-dire pour des électro-vannes reliées d'un côté à la masse. Une telle variante est représentée à la figure 22. Dans les circuits des figures 21 et 22, la résistance de collecteur 103 assure, en même- temps, un courant de base pour le transistor 99. On peut également utiliser une seule résistance 87 pour plusieurs électro-vannes 95, 105 comme cela est représenté à la figure 23. Lors du fonctionnement des bascules 39 et 41 et du convertisseur fréquence-tension 38, il ntest pas absoluxent nécessaire d'avoir une tension d'alioentation stabilisée. Les circuits sont insensibles aux oscillations de la tension d'alimentation. Les condensateurs 89 protègent le -dispositif protecteur de surintensité contre les pointes de -tension parasite, les déclencheurs ou bascules contre les tensions parasites et le circuit de contre-réaction par la résistance 83 et le condensateur 84. La figure 24 représente un exemple d'un circuit complet. Le capteur 28 est relié par l'intermédiaire de la diode 51 et il cor anse l'étage d'entrée 37 qui se compose essentiellement du transistor 47, de la diode 49 et des ré sistanc6s46, 48 et 52. Les impulsions à la sortie du tran iator 47 chargent le convertisseur 38 par les condensateurs 56 et 59, les diodes 57 et 58 et la résistance 63. Aux bornes du second condensateur 59, on recueille une tension continue avec superposition d'une tension alternative. Cette tension de borne commande la preuièrevbaseule 39 et la seconde bascule 41 formées des transistors 69, 71, 81, 82.Les résistances 73 servent å équilibreur les seuils de déclenchement. La prenière bascule 39 est inversée par le contact mécanique du dispositif de commutation 44, relié aux résistances 107 et 108. Dans les-bascules 39, 41, l'étage de commande des électro-vannes 75 est formé par un transistor PNP de faible puissance ainsi que d'un transistor de puissance NPN, ces deux transistors formant un transistor Darlington 82. Le dispositif de protection de surintensité se compose des deux transistors 92, 93. La tension de coupure est appliquée à la résistance 87 qui est prévue comme dans le circuit de la figure 23 pour deux circuits de commande des électro-vannes 75, en commun. Les composants 83, 84, 89 servent à protéger le circuit contre les tensions parasites. Une diode 109 protège le dispositif de commutation contre toute inversion de polarité. En plus, la résistance dynamique de la diode 109 combinée à la résistance dynamique du condensateur 111, protège le circuit eontre les pointes de tension. Les diodes 112 et 113 servent à découpler les deux bascules 39 et 41. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée à l'exemple de réalisation ci-dessus décrit et représenté à partir duquel on pourra prévoir d'autres variantes, sans pour cela sortir du cadre de l'invention. REVND I CATI ON S 1-) Dispositif de commande electro-pneumatique notamment pour un changement de vitesse à commande automatique de véhicule a moteur, comportant une sécurité de commutation pour protéger le mécanisme d'entraînement contre les commandes erronées et des capteurs pour mesurer la vitesse du véhicule et la position de la transmission, dispositif de commande caractérisé en ce qu'il concerne un dispositif pour bloquer le changement de voies (42) et le changement de groupes (43). 20) Dispositif de commande, selon la revendication i, caractérisé en ce que la sortie d'un dispositif comprenant un capteur (28) mesurant la vitesse de rotation de sortie de la transmission équivalente à la vitesse du véhicule et un convertisseur de rotation-tension (37, 38) est reliée aux entrées de deux bascules (39, 41) et en ce que la sortie de chacune des bascules (39, 41) est reliée à un dispositif de blocage du changement des voies (42) et des groupes (43). 30) Dispositif de commande, selon la revendication 2, caractérisé en ce que lors de la commutation du groupe (43) à l'aide, de préférence, d'un dispositif de commutation (44) comportant un contact de commutation, on modifie le seuil de commutation de l'installation pour bloquer le changement de voies (42) dans le sens d'une mise en oeuvre à des vitesses élevées. 4 ) Dispositif de commande, selon l'une quelconque des revendications 1à 3, caractérisé en ce qu'il comporte au moins un dispositif de sécurité de surintensité qui se compose du montage en série sur l'électro-vanne correspondante (75) d'une résistance (87) et d'un circuit à semi-conducteurs commandé à partir de la chute de tension sur cette résistance (87), par exemple un thyristor (91) ou au moins un transistor (93, 94) et en ce que sa sortie est reliée à la bascule (39, 41) associée à l'électro-vanne (75), pour bloquer les bascules (39, 41). 50) Dispositif de commande, selon la revendication 4, caractérisé en ce qutil comporte un seul dispositif de protection de surintensité qui assure la protection d'au moins deux électro-vannes (75). 60) Dispositif de commande, selon l'une quelconque des revendications 4 et 5, caractérisé en ce qu'il comporte une seule résistance (87) en série sur plusieurs électro-vannes (75).