Brevet FR2638230A1 — publié le 19900427

I Dispositif pour déterminer la position d'une pièce mécanique, notamment d'un levier de changement de vitesse La présente invention concerne un dispositif pour déter- miner la position d'une pièce mécanique mobile dans deux directions de coordonnées et qui peut être réglée, au choix, à plusieurs positions prédéter- minées dans les deux directions de coordonnées, notamment pour déterminer la position d'un levier de changement de vitesse d'une boîte de vitesses de véhicule automobile. La détermination de la position momentanée d'une pièce mécanique mobile dans deux directions de coordonnées, par exemple d'un levier de sélection ou similaire, nécessite des dépenses relativement impor- tantes s'il faut surveiller les deux directions de coordonnées. Ainsi, dans des véhicules automobiles, il faut, pour de nombreuses tâches de commande, pouvoir déterminer quelle est la vitesse de la bolte qui a été manuellement enclenchée, par exemple pour pouvoir allouer la caractéristique d'embrayage, fonction de la vitesse enclenchée, d'un embrayage à friction à commande automatique. Dans ce contexte, on sait déterminer la position du levier de changement de vitesse par des interrupteurs de fin de course placés dans la boîte de vitesses. Mais on sait aussi surveiller, à l'aide de plusieurs capteurs, des positions prédéterminées d'un arbre de sélection accouplant le levier de changement de vitesse à la boîte de vitesses. Des capteurs à effet Hall ont, par exemple, été disposés aux positions prédéterminées et ces capteurs réagissent à un aimant déplacé avec l'arbre de sélection. Enfin, on a tenté d'accoupler l'arbre de sélection avec des capteurs de course et des capteurs angulaires distincts, qui fournissent, indépendamment les uns des autres, des informations pour déterminer la position. Toutefois, les divers dispositifs connus pour la détermination de la position du levier de changement de vitesse sont relativement coûteux, ou nécessitent des dépenses de montage importantes. La présente invention a pour but de fournir un dispositif pour la détermination de la position d'une pièce mécanique, notamment de la position d'un levier de changement de vitesse d'une boîte de vitesses de véhicule automobile, qui réussisse à déterminer précisément la position avec un coût constructif de détermination relativement faible et qui puisse être monté à un faible coût. Selon l'invention, ce but est atteint par le fait que la pièce mécanique est accouplée mécaniquement à un potentiomètre de surface dont le curseur qui s'appuie sur une bande de résistance, règle, en fonction des mouvements de déplacement de la pièce mécanique, des positions du curseur, par rapport à la bande de résistance, dans deux directions de coor- données de la bande de résistance associées aux directions de coordonnées de la pièce mécanique, lesdites positions du curseur étant associées aux positions prédéterminées de la pièce mécanique, que le potentiomètre de surface est relié à une source de tension pour les deux directions de coordon- nées de la bande de résistance par un montage diviseur de tension respectif et qu'est relié, au potentiomètre de surface, un montage évaluateur qui réagit à des potentiels de tension sur le curseur dans les deux directions de coordonnées de la bande de résistance et qui compare les potentiels de tension des deux directions de coordonnées de la bande de résistance avec des informations de potentiel de consigne mémorisées dans une mé- moire, associées à des positions prédéterminées de la pièce mécanique. A la différence des dispositifs conventionnels pour la détermination de position, il suffit, ici, d'accoupler le potentiomètre de surface, comme unique capteur, à la pièce mécanique dont on veut surveiller la position. Pour le raccordement du potentiomètre de surface, il suffit de poser quelques lignes de signaux. Quasiment aucun ajustement mécanique du potentiomètre de surface n'est nécessaire, car les..informations néces- saires pour identifier les positions prédéterminées de la pièce mécanique sont mémorisées dans une mémoire, dans laquelle elles peuvent être inscrites par voie électronique conformément à la situation de montage considérée. Le dispositif selon l'invention peut donc être adapté sans difficultés à des situations de montage différentes et des trajets de commutation différents de la pièce mécanique. Les informations de potentiel de consigne mémorisées dans la mémoire peuvent être déjà inscrites dans la mémoire lors de la réalisation de l'ensemble du dispositif, conformément à l'application prévue. Toutefois, afin de pouvoir également tenir compte des tolérances de montage, on associe opportunément au circuit évaluateur un programrmeur. de mé- moire qui, dans un mode d'apprentissage, inscrit dans la mémoire des infor- mations de potentiel de consigne en fonction des potentiels de tension du curseur. La mémoire peut ainsi être programmée d'une manière conforme aux potentiels de tension obtenus sur le curseur dans la situation de montage - effective considérée. La mémoire forme opportunément une mémoire de tables, dans laquelle sont mémorisées des informations de valeur limite de potentiel pour les deux directions de coordonnées de la bande de résistance, informa- tions qui sont associées à des positions limites respectives entre des positions prédéterminées voisines de la pièce mécanique. De cette manière, l'encom- brement en mémoire est relativement faible, et l'évaluation est facilitée, car le circuit évaluateur doit uniquement réagir au passage au-dessus ou en dessous des informations de valeur limite de potentiel par les informa- tions de potentiel de tension du curseur, c'est-à-dire doit uniquement sur- veiller si les informations de potentiel de tension du curseur sont supérieures ou inférieures à l'information mémorisée de valeur limite de potentiel. C'est notamment pour la détermination de la position d'un levier de changement de vitesse en vue de commander des embrayages automatiques de véhicules automobiles qu'il est avantageux de pouvoir déjà distinguer pendant le déplacement du levier dans quelle direction le levier se déplace, soit donc par exemple, si on passe du point mort à l'enclenche- ment d'une vitesse, ou si l'on passe de la vitesse actuellement enclenchée au point mort. Il est possible de déterminer, en plus la direction de déplace- ment, si des paires d'informations de valeur limite de potentiel pour au moins une des deux directions de coordonées de la bande de résistance sont mémorisées dans la mémoire, informations qui sont associées par paires aux positions limites, et si le circuit évaluateur réagit à la succession dans le temps selon laquelle les informations de potentiel de tension passent au-dessus ou en dessous des paires d'informations. Les potentiomètres de surface sont en soi connus, et ils ont été jusqu'alors utilisés sous la forme d'une tablette graphique, pour déterminer la position de pose d'un crayon sur la tablette. La tablette gra- phique, comprend une bande de résistance sensiblement rectangulaire, sur les bords de laquelle sont raccordées plusieurs diodes respectives par l'inte- médiaire de points de raccordement répartis le long des bords, diodes qui relient les points de raccordement de chaque bord à un point de jonction associé au bord. Les diodes des bords qui se font face par paires sont respec- tivement polarisées dans le même sens, et reliées par l'intermédiaire d'un commutateur bipolaire à une source de tension de telle sorte que les deux paires des bords qui se font face sont reliées alternativement à la source de tension. La pointe du crayon possède un contact qui, posé sur la bande de résistance, fournit une information de potentiel de tension qui constitue une mesure de la position momentanée du crayon sur la bande de résistance. Le dispositif selon l'invention convient pour la détermina- tion de la position d'un levier de changement de vitesse d'une boîte de vitesses de véhicule automobile. Une telle boîte de vitesses est souvent accouplée au levier de changement de vitesse par l'intermédiaire d'un arbre de sélection rotatif et axialement mobile. La position de rotation et la position axiale de l'arbre de sélection constitue alors une mesure de la vitesse enclenchée. Selon une configuration préférentielle de l'invention, le curseur du potentiomètre de surface est maintenu sur un arbre rotatif et axialement coulissant qui est accouplé à l'arbre de sélection de la boîte de vitesses. La bande de résistance est ici configurée en face cylindrique de même axe que l'arbre, et elle peut être fixée, notamment par collage, sur une face intérieure de paroi en forme de segment de cylindre du boîtier du potentiomètre. Toutefois, d'autres formes de réalisation du potentiomètre de surface, avec une bande de résistance plane, conviennent également, notamment pour une commande par l'intermédiaire de coulisses de sélec- tion. L'exposé qui suit décrit plus en détails des exemples de réalisation de l'invention à l'aide du dessin annexé, dans lequel Figure I est un schéma-blocs d'un dispositif pour déter- miner la position d'un levier de changement de vitesse d'une boîte de vitesses de véhicule automobile; Figure 2 est un schéma pour expliciter le mode de fonction- nement du dispositif de la figure 1, qui montre la situation des positions prédéterminées sur lesquelles le levier de changement de vitesse peut être réglé; Figure 3 est une représentation schématique écorchée d'une première forme de réalisation d'un potentiomètre de surface utilisable dans le dispositif de la figure I1; et Figure 4 est une représentation schématique d'une deuxième forme de réalisation d'un potentiomètre de surface utilisable dans le disposi- tif de la figure I. La figure I représente un dispositif pour déterminer la position d'un levier de changement de vitesse I d'une boîte de vitesses, représentée schématiquement en 3, d'un véhicule automobile. comme le montrent des flèches 5, le levier de changement de vitesse 1 est réglable, dans deux directions de coordonnées orthogonales, à plusieurs positions prédéterminées, associées d'une manière conventionnelle aux différents rapports ainsi qu'au point mort de la boîte de vitesses. Au levier de change- ment de vitesse 1 est accouplé mécaniquement un curseur 7 d'un potentio- mètre de surface 9 qui repose sur une bande de résistance Il du potentio- mètre de surface et qui est déplaçable dans deux directions de coordonnées, désignées par des flèches 13, associées aux directions de coordonnées 5 du levier de changement de vitesse I. Les directions de coordonnées 13 s'étendent parallèlement à des bords 15,17 de la bande de résistance Il qui se font face par paires, chaque bord présentant une multiplicité de points de raccordement 19 pour des diodes 21, répartis le long du bord consi- déré. Les diodes 21 de chaque bord 15,17 sont polarisées dans le même sens, les diodes 21 de bords voisins 15,17 polarisées en sens contraires, étant reliées à un point de jonction respectif 23,25 commun à la paire de bords voisins 15,17 considérée. On comprendra que les points de jonction 23, 25 peuvent être réalisés dans la pratique sous la forme de lignes collec- trices. Par rapport au trajet de courant incluant la bande de résistance 11, les diodes 21 des bords 15,17 se faisant face par paires sont polarisées dans le même sens. Les points de jonction 23,25 sont reliés à deux commu- tateurs 29,31 commutables périodiquement par une commande 27, qui consti- tuent conjointement un montage inverseur de polaritré, et qui relient les points de jonction 23,25, avec une polarité alternant périodiquement, à une source de tension continue, non détaillée, raccordée entre la masse 33 et un raccord d'alimentation en tension 35. Les diodes 21 assurent qu'à chaque instant, une seule des paires de bords en vis-à-vis 15 ou 17 est reliée à la source de tension, tandis que l'autre paire est désaccouplée de la source de tension. La réparti- tion des points de raccordement 19 le long des bords 15,17 est choisie de telle sorte qu'on obtient une répartition constante du potentiel de tension parallèlement aux paires de bords en vis-à-vis. Le potentiel de tension varie linéairement entre les bords en vis-à-vis, de sorte que le potentiel présent au curseur 7 constitue une mesure de la position relative entre les deux bords en vis-à-vis. Du fait de la commutation périodique de l'inverseur 29,31, des potentiels de tension alternant périodiquement sont présents sur le curseur 7, et ils représentent la position du curseur dans les deux directions de coordonnées 13, et donc dans les deux directions de coordonnées 5 du levier de changement de vitesse 1. La figure 2 représente, dans un système de coordonnées x,y rapporté, par exemple, sur le bouton manuel du levier de changement de vitesse 1, les plages de position du levier de changement de vitesse I qui sont associées aux rapports de la boîte de vitesses 3. Les chiffres 1 à 5 désignent les régions dans lesquelles le levier de changement de vitesse se trouve dans les vitesses avant. R désigne la région de la marche arrière et N la région de point mort. A la région représentée à la figure 2 corres- pond, à la figure 1, une région active 37, indiquée par des pointillés, de la bande de résistance 11 dans un système de coordonnées x',y'. Afin de déterminer la position momentanée du curseur 7 à l'intérieur de la région active 37, le curseur 7 est raccordé à un convertisseur analogique-numérique 39, qui fournit des informations numériques de potentiel de tension proportion- nelles au potentiel de tension présent sur le curseur 7 et, par suite, à la position de ce dernier. Un dispositif comparateur 41 d'un montage évaluateur désigné globalement 43 compare l'information de potentiel avec des informa- tions de valeur limite de potentiel provenant d'une mémoire numérique 45, informations qui désignent, séparément pour les deux directions de coor- données, les positions limites entre les différents rapports. A titre d'exemple, on a représenté, sur la figure 2, les positions limites 47,49, qui séparent la région de la première vitesse de la zone de point mort N et de la troi- sième vitesse. Conformément au système de coordonnées x', y' représenté à la figure 2, la première vitesse est enclenchée si l'information de potentiel du curseur 7 est inférieure à la valeur limite de potentiel 49 et supérieure à la valeur limite de potentiel 47. Des circuits logiques non représentés du dispositif comparateur 41 associent à chacune des vitesses au moins une paire prédéterminée de résultats de comparaison, en vue de l'identifica- tion. Le dispositif comparateur 41 fournit, à sa sortie, un signal numérique désignant la vitesse enclenchée, en vue de son utilisation ultérieure, par exemple dans une commande automatique d'embrayage. La mémoire 45 mémorise opportunément, au moins pour une partie des positions limites, non pas une seule information de valeur limite de potentiel, mais, chaque fois, une paire d'informations pour deux valeurs limites de position très proches, comme le représentent à la figure 2 les lignes pointillées 51 pour le passage dez zones de vitesses à la zone de point mort N. Lors d'un changement de vitesse, les limites de position sont successivement dépassées en fonction de la direction de déplacement du levier de changement de vitesse 1. Le dispositif comparateur 41 enregistre l'ordre de succession dans le temps des paires successives d'information et il fournit un signal d'information qui indique si le levier de changement de vitesse 1 est déplacé vers la zone de point mort N, c'est-à-dire donc que la vitesse jusqu'alors enclenchée est quittée, ou si le levier de change- ment de vitesse 1 est déplacé hors de la zone de point mort, c'est-à-dire donc qu'une nouvelle vitesse est enclenchée. En vue de programmer les informations de valeur limite de potentiel mémorisées dans la mémoire 45, il est prévu un dispositif pro- grammeur 53 qui, dans un mode d'apprentissage de la mémoire, détermine, à partir des informations de potentiel fournies par le convertisseur analo- gique-numérique 39 dans les différentes positions de vitesses, des informa- tions de valeur limite de potentiel intermédiaires, et les inscrit dans la mémoire 45. De la sorte, on n'a pas besoin d'ajustement mécanique du poten- tiomètre de surface 9 par rapport à la boîte de vitesses 3. On comprendra, cependant, que les informations de valeur limite de potentiel mémorisées dans la mémoire 45 peuvent aussi être déjà inscrites, lors de la fabrication, dans la mémoire 45, sous une forme non modifiable. La région active 37 du potentiomètre de surface 9 ne recouvre qu'une région partielle de la bande de résistance 11. On peut ainsi associer, également aux limites de la région active 37, des informations de valeur limite de potentiel mémorisées dans la mémoire 45, à l'intérieur desquelles doit se situer le potentiel du curseur si le potentiomètre de sur- face 9 fonctionne correctement. En surveillant, à l'aide du dispositif compa- rateur 41, les informations de valeur limite associées aux limites de la région active 37, on peut contrôler la capacité de fonctionnement du dispo- sitif. On va maintenant décrire des exemples de réalisation de potentiomètres de surface utilisables dans un dispositif selon la figure 1. Les éléments de même fonction portent les mêmes références numériques qu'à la figure 1, et sont munis d'une lettre supplémentaire pour les diffé- rencier. Pour plus de détails dans l'explication, on se reportera à la descrip- tion des figures 1 et 2. La figure 3 représente un potentiomètre de surface 9a pour l'accouplement direct avec un arbre de sélection 55 de la boîte de vitesses, arbre que le levier de changement de vitesse la, monté pivotant de tous côtés dans une articulation 57, fait, lors de son mouvement dans les directions de coordonnées x,y, déplacer dans le sens axial x' et tourner autour de son axe dans la direction de coordonnée y'. Le potentiomètre de surface 9a comprend un boîtier 59, par exemple à monter sur la boîte, dans lequel est guidé, en rotation et en coulissement axial, un arbre 61 accouplé à l'arbre de sélection 55. L'arbre 61 traverse de façon étanche le boîtier 59, par des joints d'étanchéité non représentés. La bande de résis- tance la est formée par une feuille de résistance qui est fixée, par exemple collée, sur une face de paroi intérieure 63 d'une partie 65 du boîtier 59, face qui a la forme d'un segment de cylindre et qui est coaxiale à l'arbre 61. L'arbre 61 porte un curseur 7a radialement élastique, qui s'appuie sur la feuille de résistance. La figure 4 représente une variante plane d'un potentio- mètre de surface 9b avec une bande de résistance plane lb, sur laquelle s'appuie le curseur 7b. Le curseur 7b est guidé en coulissement dans les directions de coordonnées x' et y' le long de la bande de résistance Ilb par un guidage de coulissement formé de guides longitudinaux 67 et de guides transversaux 69. Le guidage de coulissement est accouplé au levier de changement de vitesse lb mobile dans les directions de coordonnées x et y, et il peut notamment être formé par des éléments de guidage de coulissement du levier de changement de vitesse. REVENDICATIONS 1. Dispositif pour déterminer la position d'une pièce mécanique (1) mobile dans deux directions de coordonnées et qui peut être réglée au choix à plusieurs positions prédéterminées dans les deux directions de coordonnées, notamment pour déterminer la position d'un levier de changement de vitesse d'une boîte de vitesses d'un véhicule automobile, c a r a c t é r i s é en ce que la pièce mécanique (1) est accouplée mécaniquement à un potentiomètre de surface (9), dont le curseur (7), qui s'appuie sur une bande de résistance (11), règle, en fonction du mouvement de déplacement de la pièce mécanique (1), des positions du curseur par rapport à la bande de résistance (11) dans deux directions de coordonnées de la bande de résistance associées aux directions de coordonnées de la pièce mécanique, lesdites positions du curseur étant associées à des positions prédéterminées de la pièce mécanique (1), I5 en ce que le potentiomètre de surface (9) est relié à une source de tension (33, 35) pour les deux directions de coordonnées de la bande de résistance, par un montage diviseur de tension respectif, et en ce qu'est relié,au potentiomètre de surface (9), un montage évaluateur (43) qui réagit à des potentiels de tension sur le curseur (7) dans les deux directions de coordonnées de la bande de résistance et qui compare les potentiels de tension des deux directions de coordonnées de la bande de résistance avec des informations de potentiel de consigne mémorisées dans une mémoire (45), associées à des positions prédéterminées de la pièce mécanique. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il est prévu un programmeur de mémoire (53) qui, dans un mode d'apprentissage, inscrit dans la mémoire (45) des informations de potentiel de consigne en fonction des potentiels de tension du curseur (7). 3. Dispositif selon la revendication I ou 2, caractérisé en ce que des informations de valeur limite de potentiel, pour les deux directions de coordonnées de la bande de résistance, sont mémorisées dans la mémoire (45), informations qui sont associées à des positions limites respectives entre des positions prédéterminées voisines de la pièce mécanique (1), et en ce que le montage évaluateur (43) réagit au passage au-dessus ou en dessous des informations de valeur limite de potentiel par des informations de potentiel de tension qui correspondent aux potentiels de tension sur le curseur (7). 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que des paires d'informations de valeur limite de potentiel pour au moins une des deux directions de coordonnées de la bande de résistance sont mémorisées dans la mémoire (45), informations qui sont associées par paires aux positions limites, et en ce que le montage évaluateur (43) réagit à la succession dans le temps selon laquelle les informations de potentiel de tension passent au-dessus ou en dessous des paires d'informations. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications I à 4, caractérisé en ce que le curseur (7a) est maintenu sur un arbre (61) rotatif et axialement coulissant et la bande de résistance (Ila) est configurée en face cylindrique (63) de même axe que l'arbre et en ce que l'arbre (61) est accouplé à un arbre de sélection (55) de la boîte de vitesses. 6. Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que le potentiomètre de surface (9a) possède un boîtier (59) avec une face intérieure de paroi (63) formant un segment de cylindre, sur laquelle est appliquée el notamment collée, une feuille de résistance. 7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la bande de résistance (I lb) est plane, et le curseur (7b) est accouplé à une coulisse (67, 69) de la boîte de vitesses.