Brevet FR2687204A1 — publié le 19930813

DISPOSITIF DE COMMANDE D'UNE BOITE DE VITESSES MECANIQUE L' invention concerne un dispositif de commande d'une boîte de vitesses mécanique à plusieurs rapports, comportant un levier manuel de commande susceptible de mouvements dans une direction de sélection et dans une direction d'enclenchement, et des moyens d'assistance qui exercent une force d'assistance à l'appui d'un mouvement d' enclenchement induit par une force manuelle d'enclenchement. Dans les véhicules à moteur, la tendance est à une puissance toujours plus grande Il en résulte que les sous-ensembles de la transmission, entre autres la boîte de vitesses, deviennent plus gros et plus lourds En outre, la boîte de vitesses doit avoir de nombreux rapports pour permettre d'exploiter la puissance de traction du moteur dans des conditions favorables de consommation de carburant. Toutes ces conditions affectent le confort de commande de la boîte en ce sens que les changements de vitesses, en particulier dans les boîtes mécaniques synchronisées, exigent des efforts manuels assez grands C'est pourquoi on connaît déjà de nombreux dispositifs de commande de changement de vitesses dans lesquels l'effort manuel bénéficie d'une assistance Par exemple, le brevet allemand N 2 949 142 décrit un dispositif de commande de changement de vitesses à assistance pneumatique o le mouvement de sélection des couloirs de la boîte se fait exclusivement manuellement et l'enclenchement des rapports s'effectue à l'aide d'une force d'assistance Comme cette assistance n'agit que sur le mouvement d'enclenchement, les moyens d'assistance sont bien simplifiés, mais ce dispositif connu n'a pas pu s'imposer sur le marché, parce que la construction, la commande et la consommation d'énergie entraînent des coûts excessifs et que les bruits produits réduisent le confort. L'invention a donc pour but de perfectionner un dispositif de commande du genre indiqué en préambule, de façon que la force d'assistance soit produite presque sans bruit et soit régulée d'une manière simple pour être adaptée aux conditions de fonctionnement de la boîte de vitesses. A cet effet, l'invention concerne un dispositif de commande du genre indiqué plus haut, caractérisé en ce que les moyens d'assistance comportent, pour produire la force d'assistance, un moteur électrique et un régulateur électronique agencé pour recevoir des signaux d' entrée provenant de capteurs et traiter ces signaux selon des règles logiques pour élaborer des signaux de sortie commandant le moteur électrique. Le moteur électrique travaille presque sans bruit L' énergie néces- saire peut lui être transmise sans problème par des lignes élec- triques, ce qui évite le risque de fuites ou d'autres atteintes à 1 ' environnement En outre, le moteur ne consomme de 1 ' énergie que lorsque le régulateur lui demande une force d'assistance Le régu- lateur ajuste la force d'assistance en fonction de signaux d'entrée qu'il reçoit des capteurs Dans une forme préférée de l'invention, ceux- ci comprennent des organes qui déterminent ou mesurent des paramètres relatifs à la boîte de vitesses, au véhicule et/ou à l'environnement Parmi les paramètres relatifs à la boîte de vitesses, on peut mentionner entre autres les positions des divers éléments du dispositif de commande et des embrayages, ainsi que des données de course, de vitesse, d'accélération, de sens, de force, de moment, de travail, de puissance, de tension ou d'intensité électrique, de résis- tance, de rapport de transmission, de vitesse des arbres, de tempé- rature et de viscosité du lubrifiant Ces paramètres servent avant tout à déterminer la valeur de la force d'assistance ainsi que son évolution dans le temps. Afin d'adapter la commande à l'état de marche effectif, le régulateur peut comporter des mémoires dans lesquelles sont enregistrés des valeurs, courbes ou champs caractéristiques définissant des valeurs de consigne, des valeurs limites ou des valeurs intermédiaires carac- téristiques qui servent à l'élaboration desdits signaux de sortie Le régulateur peut utiliser en outre d'autres paramètres reflétant l'environnement, par exemple la pente de la route, la résistance au roulement, la température, la distance à des obstacles, la densité du trafic etc, qui peuvent être déterminés par des appareils optiques et des organes de balayage. En outre, le régulateur peut être agencé pour calculer des valeurs à partir desdits paramètres, notamment des différentielles ou intégrales d'ordre N en fonction du temps. D'autre part, le dispositif de commande est utilisable pour prévenir des enclenchements intempestifs dans la boîte de vitesses, s'il prend en considération des paramètres du véhicule En particulier, le régulateur peut être agencé pour recevoir un signal d' entrée d'au moins un desdits organes, indiquant notamment des vitesses de rota- tion, déterminer tous les rapports dont l'enclenchement est admissible et, en cas de sélection d'un autre rapport, supprimer l'assistance ou s' opposer au mouvement d' enclenchement ou encore bloquer ce mouvement Les paramètres à considérer peuvent comprendre les vitesses du moteur de traction, du véhicule et les grandeurs propor- tionnelles à celles-ci, le couple du moteur et les grandeurs propor- tionnelles à celui-ci, telles que la position du papillon des gaz et la position de la pédale d'accélérateur, ainsi que les variations de leur position et de leur mouvement, l'angle de braquage, les variations de braquage, le poids, les accélérations centrifuges Ces paramètres peuvent être exploités sur la base de divers critères d' évaluation, susceptibles d'être enregistrés dans des mémoires du régulateur électronique, pour définir les rapports qui s' avèrent optimaux, moins favorables ou interdits Si le conducteur choisit un rapport optimal, il bénéficie de toute la force d'assistance Celle-ci peut être réduite ou même inversée dans la mesure o le conducteur choisit un rapport plus éloigné du rapport optimal. Dans une forme de réalisation avantageuse pour l'information du conducteur, le dispositif comporte un appareil d'affichage agencé pour afficher des grandeurs mesurées par les capteurs et/ou calcu- lées par le régulateur, lesdites grandeurs étant affichées individuel- lement ou collectivement, superposées ou juxtaposées ou en dispo- sition comparative, en une ou plusieurs couleurs, en mode numérique ou alphanumérique ou sous forme de pictogramme, de champ caracté- ristique, de diagramme, en mode continu ou discontinu à intervalles temporels fixes. Afin de produire une assistance suffisante au moyen d' un petit moteur électrique, une réalisation avantageuse consiste en ce que le moteur électrique est couplé à un arbre de changement de vitesses au moyen d'un mécanisme d'assistance. On décrira ci-dessous un exemple de réalisation de l'invention, représenté schématiquement dans le dessin annexé. Une boîte de vitesses mécanique 1 à plusieurs rapports pour véhicules à moteur est pourvue d'un dispositif de commande compor- tant essentiellement les éléments suivants: un levier manuel de commande 2, un arbre de changement de vitesses 3, des dispositifs d'accouplement 4, un moteur électrique 5, urn mécanisme de trans- mission d'assistance 6, un régulateur électronique 7 ayant des entrées 8, 9, 10 et 11 et une sortie 12, et un capteur 13 Le levier manuel 2 peut basculer dans deux plans mutuellement perpendi- culaires, son mouvement dans un premier plan servant à sélectionner les rapports et son mouvement dans le second plan servant à enclen- cher les rapports Les mouvements du levier manuel 2 sont transmis à l'arbre 3, en général de façon que le mouvement de sélection produise une translation de l'arbre 3 et que le mouvement d'enclenchement produise une rotation de l'arbre 3. Dans la forme de réalisation représentée, le moteur électrique 5 est relié à l'arbre 3 par le mécanisme d'assistance 6 constitué par une transmission à courroie trapézoïdale Toutefois, le mécanisme d'assistance 6 peut aussi être une transmission à variation continue. Le moteur électrique 5 est commandé et régulé par le régulateur 7 dès que le capteur 13 détecte l'existence d'un effort ou d'un mouve- ment de commande manuelle sur l'arbre 3 ou sur un élément constructif lié à l'arbre 3. Le régulateur 7 définit le mode d'actionnement du moteur électrique 5 en fonction d'une vitesse de rotation, du couple et du sens de rotation Pour ce faire il utilise, en plus du signal du capteur 13 reçu à l'entrée 8, des signaux d'autres capteurs (non représentés) reçus aux entrées 9, 10 et 11, le nombre des capteurs et des entrées pouvant être adapté aux différentes conditions d'application. Le régulateur 7 possède des mémoires dans lesquelles sont enre- gistrés des grandeurs, courbes ou champs caractéristiques repré- sentant des valeurs de consigne, des valeurs limites et/ou des valeurs intermédiaires caractéristiques Le régulateur traite les signaux d' entrée en combinaison avec ces valeurs suivant des règles logiques, pour élaborer des signaux de sortie qui sont délivrés à la sortie 12 pour commander et réguler le moteur électrique 5. Il peut être prévu un ou plusieurs organes d'affichage 14 indiquant clairement au conducteur certaines valeurs importantes ou intéres- santes a, b, c et x, y, z L'appareil d'affichage est placé dans le véhicule, de préférence dans le champ de vision du conducteur Il peut aussi faire partie intégrante d'un appareil d'affichage existant dans le véhicule et afficher, à part les valeurs précitées, le profil du parcours à couvrir, si bien que le conducteur peut enclencher à temps le rapport correct. REVENDICATIONS 1 Dispositif de commande d'une boîte de vitesses mécanique à plusieurs rapports, comportant un levier manuel de commande ( 2) susceptible de mouvements dans une direction de sélection et dans une direction d'enclenchement, et des moyens d'assistance qui exercent une force d'assistance à l'appui d'un mouvement d'enclenchement induit par une force manuelle d'enclenchement, caractérisé en ce que les moyens d'assistance comportent, pour produire la force d'assistance, un moteur électrique ( 5) et un régulateur électronique ( 7) agencé pour recevoir des signaux d'entrée provenant de capteurs ( 13) et traiter ces signaux selon des règles logiques pour élaborer des signaux de sortie ( 12) commandant le moteur électrique ( 5). 2 Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits capteurs ( 13) comprennent des organes qui déterminent ou mesurent des paramètres relatifs à la boîte de vitesses, au véhicule et/ou à l' environnement. 3 Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le régu- lateur ( 7) comporte des mémoires dans lesquelles sont enregistrés des valeurs, courbes ou champs caractéristiques définissant des valeurs de consigne, des valeurs limites ou des valeurs intermédiaires carac- téristiques qui servent à l'élaboration desdits signaux de sortie ( 12). 4 Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le régu- lateur ( 7) est agencé pour calculer des valeurs à partir desdits paramètres, notamment des différentielles ou intégrales d'ordre N en fonction du temps. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par un appareil d'affichage ( 14) agencé pour afficher des grandeurs mesurées par les capteurs ( 13) et/ou calculées par le régulateur ( 7), lesdites grandeurs étant affichées individuellement ou collectivement, super- posées ou juxtaposées ou en disposition comparative, en une ou plusieurs couleurs, en mode numérique ou alphanumérique ou sous forme de pictogramme, de champ caractéristique, de diagramme, en mode continu ou discontinu à intervalles temporels fixes. 6 Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que le régu- lateur ( 7) est agencé pour recevoir un signal d'entrée d'au moins un desdits organes, indiquant notamment des vitesses de rotation, déterminer tous les rapports dont 1 ' enclenchement est admissible et, en cas de sélection d'un autre rapport, supprimer l'assistance ou s'opposer au mouvement d'enclenchement ou encore bloquer ce mouvement. 7 Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moteur électrique ( 5) est couplé à un arbre de change- ment de vitesses ( 3) au moyen d'un mécanisme d'assistance ( 6).