Brevet FR2638402A1 — publié le 19900504

La présente invention concerne un dispositif de commande de boite de vitesses automatique notamment pour véhicule automobile. Les dispositifs de commande connus dans 1 état de la technique comprennent des leviers de sélection s'étendant par exemple à partir du plancher du véhicule, et permettant de choisir le mode de fonctionnement de la transmission. Ces leviers permettent en effet de sélectionner différentes positions. à savoir par exemple pour une boite de vitesses è quatre rapports - une position P de parcage. dans laquelle la transmission est débrayée et mécaniquement bloquée de façon à disposer d'un frein de parcage. - une position R de marche arrière. - une position N neutre dans laquelle la transmission est débrayée, - une position D de marche avant dans laquelle les quatre rapports sont autorisés. - une position 3 de marche avant. dans laquelle le quatrième rapport de marche avant est interdit, - une position 2 de marche avant dans laquelle les troisième et quatriéme rapports de marche avant sont interdits, et - une position 1 de marche avant dans laquelle le premier rapport est imposé. On conçoit donc que le levier doit pouvoir etre déplacé dans ces positions, ce qui pose un certain nombre de problèmes de manipulation. Afin de pallier ces difficultés de manipulation du levier, les constructeurs automobiles ont souvent recours à des artifices tels que l'utilisation de chicanes latérales ou verticales avec verrou esca motable, afin d'améliorer la facilité et la rapidité de manipulation de ces leviers, Ces différents dispositifs sont parfois complétés par des répétiteurs mécaniques et/ou lumineux placés dans une position telle qu'ils soient facilement perceptibles par le conducteur. Par ailleurs, la liaison entre le levier et la boite de vitesses, est réalisée à l'aide d'un câble couteux et nécessitant un réglage extrêmement précis. En effet, ce cable est relié à l'une de ses extrémités au levier et à l'autre des extrémités à un jeu d'engrenages actionnant un tiroir de sélection de la position de la boite de vitesses. On conçoit donc que les différents dispositifs de l'état de la technique présentent une-structure relativement complexe et difficile à mettre en oeuvre. Le but de l'invention est donc de résoudre ces problèmes et de tirer partie de l'indépendance fonctionnelle entre les modes principaux de fonctionnement de la boite, à savoir les positions de parcage. de marche arrière, neutre et de marche avant d'une part, et la sélection des rapports autorisés en marche avant d'autre part. de façon à proposer une solution plus simple que celles actuellement utilisées. Un autre but de l'invention est de proposer un système électromécanique de commande de la boite de vitesses qui soit simple. fiable. d'un prix de revient peu élevé et qui se substitue au levier de sélection. au câble et au jeu d'engrenages décrit précédemment pour l'actionnement du tiroir de sélection de la position de la boite de vitesses. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de commande de boite de vitesses automa tique hydraulique. notamment pour véhicule automobile. caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de sélection de la position de la boite de vitesses. à savoir du mode principal de fonctionnement de celle-ci, parcage. marche arriere. neutre et marche avant. et des rapports autorisés en marche avant, reliés à une unité centrale de traitement d'informations et de commande de moyens d'affichage de la position sélec tionnée de la boite de vitesses, c'est-à-dire du mode principal de fonctionnement et/ou du rapport maximal autorisé en marche avant et d'un moteur électrique à double sens de rotation de positionnement d'un tiroir de sélection de la position de la boite de vitesses, Avantageusement. le moteur électrique comporte un arbre de sortie relié par un système à pignon-crémaillère au tiroir de sélection de la position de la boite de vitesses. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description qui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés, sur lesquels - la Fig.1 représente un schéma synoptique d'un dispositif de commande de boite de vitesses automatique. selon l'invention, - la Fig.2 représente un schéma illustrant la liaison entre un moteur électrique entrant dans la constitution d'un dispositif selon 1 invention et une boite de vitesses, - la Fig.3 représente une vue en coupe de moyens de recopie de la position de la boite de vites ses, - les Fig.4,5,6 et 7 représentent des vues de coté en coupe de différentes pistes entrant dans la constitution des moyens de recopie décrits en regard de la Fig.3. - la Fig.8 représente un schéma électrique d'alimentation d'un moteur électrique entrant dans la constitution d'un dispositif selon l'invention. et - la Fig.9 représente un organigramme illustrant le fonctionnement d'un dispositif selon 1 in- vention. Ainsi qu'on peut le voir ourla Fiv.1, un dispositif de commande de boite de vitesses automatique notamment pour véhicule automobile, selon l'invention, comporte des moyens 1 de sélection de la position de la boite de vitesses, à savoir du mode principal de fonctionnement de celle-ci et des rapports autorisés en marche avant. Ainsi par exemple. ces moyens de sélection 1 comportent un clavier 2 de sélection du mode principal de fonctionnement de la boite de vitesses, à savoir parcage P, marche arrière R, neutre N ou marche avant D. Les moyens de sélection 1 comportent également des moyens 3 de sélection des rapports autorisés en marche avant D, ces moyens étant constitués par exemple par un sélecteur * à trois positions, d'incrémentation ou de décrémentation des rapports autorisés en marche avant. Ce sélecteur comprend avantageusement, un levier de commande 5 de manière à former ce que l'on appelle un stick". Le fonctionnement de ces moyens sera décrit plus en detail par la suite. Ces moyens de sélection de la position de la boite de vitesses, à savoir les moyens de selection du mode principal de fonctionnement de celle-ci et les moyens de sélection des rapports autorisés en marche avant, sont reliés à une unité centrale de traitement d'informations 6 dont la fonction sera décrite plus en détail par la suite et comprenant par exemple un ensemble à microprocesseur de type approprié.Cette unité centrale 6 est reliée à des moyens d'affichage 7 de la position sélectionnée de la boite, c'est à dire du mode principal de fonctionnement P,R,N ou D et/ou du rapport maximal autorise en marche avant "3","2" ou "1" dans le cas d'une boite à quatre rapports, Ces moyens d'affichage sont constitués par exemple par un afficheur alphanumérique à cristaux liquides, qui peut afficher l'indication en toutes lettres, ou un réseau de diodes électroluminescentes, dont chacune correspond à une position de la boite, etc... L'unité centrale 6 est également reliée à des moyens de commande 8 du fonctionnement de la boite de vitesses automatique, ces moyens étant constitués par exemple par un moteur électrique à double sens de rotation de positionnement d'un tiroir de sélection de la position de la boite de vitesses. Selon un mode de réalisation, représenté sur la Fig.2, l'arbre de sortie du moteur électrique 8 comporte un pignon 9 associé à une crémaillére 10. elle-même reliée au tiroir de sélection de la position de la boite de vitesses 11. Le moteur électrique 8 est avantageusement un moteur électrique à courant continu. Ce moteur peut également être constitué par tout autre type de moteur, comme par exemple un moteur pas à pas, ou un moteur associé à des moyens 12 (Fig.t) de recopie de la position de la boite de vitesses, reliés à l'unité centrale de traitement d'informations 6 pour assurer une commande adéquate du moteur et donc un positionnement correct de la boite. Ces moyens de recopie seront décrits plus en détail par la suite. L'unité centrale de traitement d'informations 6 est également reliée à des moyens de commande de l'alimentation des feux de recul 13 du véhicule, de manière à commander 1 alimentation de ceux-ci lorsque la position R de marche arrière est sélectionnée. Ceci permet de se passer du contacteur de feux de recul monté habituellement sur la boite de vitesses ou sur le levier de sélection, ce qui simplifie encore le montage de la boite de vitesses. L'unité centrale 6 est également reliée à des moyens d'interdiction de démarrage 14 comprenant par exemple un relais qui n'autorise le démarrage du véhicule que si la boite de vitesses est en position P ou N. Ces moyens 14 peuvent également etre associés à des moyens lumineux et/ou sonores d'avertissement du conducteur. Cette unité centrale est également reliée à des moyens d'indication de défauts 6a. L'unité centrale 6 est également reliée par exemple au contacteur de feux de stop 15 du véhicule pour n'autoriser un passage de la position de parcage P ou neutre N, à la marche avant D ou à la marche arriére R, que si la pédale de frein du véhicule est enfoncée. En effet, ceci augmente la sécurité à bord du véhicule en empêchant tout passage intempestif de vitesse par exemple par un animal ou un enfant. L'unité centrale 6 peut également être re liee à un calculateur 16 de boite de vitesses automatique dans le cas où cette boite est commandée par calculateur. L'information de position du tiroir de sélection de la position de la boite est alors directement délivrée par le calculateur de commande du moteur au lieu d'être délivrée par un contacteur. L'unité centrale 6 reçoit également une information de vitesse du véhicule par des moyens de détermination de vitesse 17 pour, comme on le verra par la suite, assurer un fonctionnement correct de celle-ci et plus particulièrement empecher tout changement de mode principal de fonctionnement de la boite de vitesses au-dessus d'une vitesse prédéterminée du véhicule qui est par exemple de l'ordre de 4 km/heure. Les moyens de recopie 12 de la position de la boite de vitesses assurent donc la recopie de cette position pour l'asservissement de position du moteur, Ces moyens 12 peuvent être constitués par exemple par un contacteur mécanique, optique, à potentiomètre. à sonde à effet Hall, etc... Si l'on se reporte maintenant à la Fig.3 qui représente un mode de réalisation de moyens de recopie de position. on peut constater que ces moyens comportent un boitier isolant en matière plastique 18 dans lequel est monté à rotation un tambour 19 en matériau conducteur de l'électricité, relié à un arbre d'entrainement 20 lui-meme entrainé par le moteur électrique. Ce tambour 19 comporte des pistes par exemple au nombre de quatre. référencées respectivement 21, 22, 23 et 2 & comportant chacune des portions successivement conductrices et isolantes de l'électricité, et adaptées pour coopérer avec des frotteurs, par exemple 25, 26, 27 et 28, fixés sur le boitier des moyens de recopie et reliés à un connecteur de sortie 29 pour déterminer la position du tambour et par conséquent du tiroir de sélection de la position de la boite de vitesses. Un cinquième frotteur 19a- relie ce tambour à l'alimentation du véhicule. En effet. comme on peut le voir plus partir culièrement sur les Fig.4 à 7, qui représentent respectivement les pistes 21, 22, 23 et 2i, celles-ci comportent des portions successivement conductrices et isolantes, décalées angulairement pour que les frotteurs du boitier délivrent des signaux' définissant différentes positions de la boite de vitesses, On peut ainsi asservir en position le moteur électrique par traitement des signaux de sortie de ces frotteurs, dans l'unité centrale de traitement d'informations 6 décrite précedemment. On peut également noter que les moyens de recopie de position décrits comportant quatre pistes peuvent coder seize états à l'aide d'un code GRAY en fonction des portions successivement conductrices ou isolantes des pistes, et ainsi permettent de déterminer sept états stables, c'est-å-dire sept positions, correspondant aux positions "P", "R", "N", *D", "3", "2", "1" de la boite de vitesses et huit états inter médiaires, donnant ainsi au total quinze codes binaires possibles. Il va de soi que les moyens de recopie peuvent être constitués par tout autre moyen de codage approprié permettant de déterminer une position et d'asservir ainsi le moteur électrique en position, Cet asservissement est par exemple réalisé par le schéma représenté sur la Fig,8. ce circuit recevant trois signaux d'information en provenance de l'unité centrale de traitement d'informations 6 décrite précédemment, a savoir un premier signal A de commande de vitesse du moteur en utilisant un rapport cyclique variable, un second signal B de commande de marche avant et un troisième signal C de commande de marche arrière.Les signaux B et C commandent des circuits respectivement 30 et 31 d'alimentation de relais, respectivement 32 et 33 dont des commutateurs à trois positions 34 et 35 assurent l'alimentation du moteur 8 dans un sens ou dans un autre pour déterminer le sens de rotation de celui-ci, avec une puissance déterminée par un circuit 36 commandé par le signal A. Les structures des circuits 30, 31 et 36 étant classiques. on ne les décrira pas plus en détail. La commande du moteur électrique est assurée au départ, lorsque l'on change de position, a' puissance maximale, et dès que les moyens de recopie déterminent que le moteur et donc le tiroir de selec- tion de la position de la boite sont dans une position correcte de sélection, l'alimentation du moteur est coupée. Cependant, l'inertie du moteur fait qu'il dépasse cette position et l'unité centrale commande alors l'alimentation du moteur en sens inverse, à puissance réduite, par l'intermédiaire d'une modification du rapport cyclique du signal A pour arrêter le moteur dans la position correcte. Une autre solution consiste à utiliser un moteur pas à pas qui s'arrête directement dans la position commandée. Sur la Fig.9, on a représenté un organigramme illustrant le fonctionnement d'un dispositif selon l'invention. Cet organigramme débute par une phase d'initialisation en 37 suivie d'une phase d'acquisition de la vitesse du véhicule, par exemple toutes les 8 ms, en 38. Ensuite, une étape de détection de présence de différents défauts est assurée en 39 et. en fonction du résultat de cette détection, la boite de vitesses est mise en "1", les tests sont arretés et les moyens d'indication de défauts 6a sont activés en 40 ou on passe à l'étape 41 pour déterminer si la touche de marche avant des moyens de sélection de la position de la boite de vitesses est enfoncée.Si oui, l'unité centrale de traitement d'informations assure une lecture, en 42, des moyens d'incrémentation ou de décrémentation des rapports autorisés en marche avant et en 43, on détermine si la position initiale est la position de parcage P ou neutre N et si la position demandée est la marche arrière R ou la marche avant D, tandis qu'en 44, on détermine si le conducteur a actionné la pédale de frein ou non, avant d'autoriser en 45 la commande du moteur de positionnement du tiroir de sélection de la position de la boite de vitesses. suivant la position demandée avec comme on l'a expliqué précédemment. un rapport cyclique variable. Ce rapport est de 100X avant d'arriver à la position demandée puis, à chaque dépassement de celleci, on réduit ce rapport jusqu'à l'arrêt complet du moteur en position. En 46, est prévue une étape de commande des circuits périphériques de l'unité centrale. Par exemple, si la boite est dans la position de marche arrière R, l'unité centrale commande l'allumage des feux de recul. Si la boite est dans une position de parcage P ou de neutre N, on autorise le démarrage en désactivant les moyens d'interdiction de démarrage et dans tous les cas, on envoie la position de la boite de vitesses au calculateur de commande de la boite de vitesses automatique si celle-ci est pilotée électroniquement. En 4?, a lieu une retape de test de défauts possibles des moyens de recopie de position et en 48, une commande des moyens d'affichage de la position demandee. Si l'on revient à l'étape 41 dans le cas ou la touche de marche avant D n'est pas actionnée, un test a lieu en 49 pour déterminer si la touche neutre N est enfoncée. Si c'est le cas, en 50 est prévue une étape de test pour déterminer si la vitesse du véhicule est inférieure à 4 km/heure. Si oui. on se reporte à l'étape 43 ; si non, rien ne se produit et l'on est reporté à l'étape 38 d'acquisition de la vitesse du véhicule. Si la touche neutre N n'est pas enfoncée, une étape 51 de détermination d'un actionnement de la touche de marche arrière R est prévue. Si c'est le cas, en 52, une étape est prévue pour déterminer si la boite de vitesse est positionnée en marche arrière R ou non. Si la réponse à ce test est négative, un test a lieu en 53 pour déterminer si la vitesse du véhicule est inférieure à 4 km/h ou non afin d'autoriser ou non le report à l'étape 43. Si la touche de marche arrière R n'est pas actionnée, une étape 54 est prévue pour déterminer si la touche de parcage P est enfoncée. Si oui, on détermine en 55 si la vitesse du véhicule est inférieure à 4 km/h pour autoriser le report à l'étape 43 et donc la commande de la boite de vitesses. Si la vitesse est supérieure à 4 km/h. on est reporté à l'étape 38. Dans le cas où la touche de parcage P n'est pas enfoncee, a lieu la détermination en 56 d'un défaut des moyens de sélection dans la mesure où aucune des touches n'est actionnée. Un asservissement sur la position précédente et une activation des moyens d'indication de défauts sont également assurés. On conçoit donc que le dispositif selon l'invention présente un certain nombre d'avantages dans la mesure où lorsqu'il équipe un boite de vitesses automatique, il permet de supprimer le contacteur d'interdiction de démarrage, de même que le contacteur d'alimentation des feux de recul, car c'est l'unité centrale de traitement d'informations qui délivre les ordres de commande de ces différents organes périphériques. Par ailleurs, il permet également de supprimer le cable reliant dans les dispositifs de l'état de la technique le levier de sélection au tiroir de positionnement de la boite de vitesses. Dans le'cas où la boite de vitesses est une boite de vitesses à commande électronique, il permet de supprimer le commutateur en pied de levier ou sur la boite dans la mesure où ce sont les moyens de recopie qui informent le calculateur de commande de la boite de vitesses automatique. Par ailleurs. l'elec- tronique de commande de l'actionneur peut être intégrée au calculateur de boite de vitesses. REVENDICATIONS 1. Dispositif de commande de boite de vitesses automatique hydraulique, notamment pour véhicule automobile. caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (1.2,3) de sélection de la position de la boite de vitesses, å savoir du mode principal de fonctionnement de celle-ci (P,R,N.D), et des rapports autorisés en marche avant ("3"."2"."1"), reliés à une unité centrale (6) de traitement d'informations et de commande de moyens d'affichage (7) de la position sélectionnée de la boite de vitesses, c'est à dire du mode principal de fonctionnement et/ou du rapport maximal autorisé en marche avant et d'un moteur électrique (8) à double sens de rotation de positionnement d'un tiroir de sélection de la position de la boite de vitesses, 2.Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moteur (8) est un moteur à courant continu. 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moteur est un moteur pas à pas. 4, Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'arbre de sortie du moteur électrique (8) est relié par un système à pignon-crémaillère (9,10) au tiroir de sélection de la position de la boite de vitesses. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de recopie (12) de la position de la boite de vitesses, 6. Dispositif selon la revendication 5 caractérisé en ce que les moyens de recopie (12) comprennent un boitier (18) dans lequel est disposé un tambour (19) en matériau conducteur de l'électricité, relié à une alimentation par un frotteur (19ai, ce tambour étant entrainé à rotation par le moteur élec- trique et portant à sa périphérie au moins une piste de frottement (21 à 24) présentant des portions successivement conductrices et isolantes de l'électrici- té, adaptées pour coopérer avec un frotteur 125 à 28) fixé sur le boitier (18) des moyens de recopie, pour déterminer la position du tambour 119) et donc du tiroir de sélection de la position de la boite de vitesses, 7. Dispositif selon la revendication 6. caractérisé en ce que le tambour porte quatre pistes parallèles 121 à Z41 dont les portions successivement conductrices et isolantes sont décalées angulairement pour que les frotteurs délivrent des signaux différents correspondant aux différentes positions de la boite de vitesses. 8. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes,. caractérise en ce que l'unité centrale de traitement d'informations (6) est reliée à des moyens de commande tut3) des feux de recul du véhicule de manière à commander l'alimentation de ceux-ci lorsque la position de marche arrière (R) est sélectionnée. 9. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'unité centrale de traitement d'informations (6) est reliée à des moyens (14) d'interdiction de démarrage pour activer ceux-ci lorsque la position de parcage (P) est sélectionnée. fO. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'unité centrale de traitement d'informations (6) est reliée à des moyens (17) de détermination de la vitesse du véhicule pour empecher tout changement du mode principal de fdnctionnement de la boite de vitesses (P, R, N, D), au-dessus d'une vitesse prédéterminée du véhicule. 11. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que ladite vitesse prédéterminée est d environ 4 km/h. 12. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'unité centrale de traitement d'informations (6) est reliée à un contacteur de feux de stop (15) du véhicule pour autoriser la sélection des positions marche avant (D) et marche arrière (R) lorsque les freins du vehicule sont actionnés.