Brevet FR2688453A1 — publié le 19930917

La présente invention est relative à l'aide au démarrage des véhicules automobiles. Pour éviter le patinage des roues motrices lors du démarrage d'un véhicule sur sol humide ou présentant une caractéristique de faible adhérence, on peut envisager divers moyens consistant tous à réduire le couple moteur exercé sur la ou les roues motrices. Un premier moyen consiste à freiner les roues motrices qui patinent, une partie du couple moteur étant alors absorbée par les freins et par les pertes qui résultent de la circulation du couple dans l'ensemble de la chaîne cinématique, ce qui évite directement l'emballement des roues. Un second moyen consiste à réduire l'injection de combustible ou à décaler l'allumage pour maintenir ainsi le moteur à bas régime. Un troisième moyen consiste à réduire la démultiplication de vitesse et de ce fait la multiplication du couple moteur entre le moteur et les roues motrices qu'il entraîne. Les deux premiers moyens, difficilement utilisables pour un conducteur moyen qui a tendance à réagir avec retard et réduire trop tardivement le patinage, ont donc fait l'objet d'une automatisation, en profitant généralement des informations délivrées par ailleurs pour les dispositifs d'anti-enrayage au freinage qui équipent certains véhicules. L'intervention sur la démultiplication de vitesse est très peu utilisée. Elle présente pourtant de nombreux avantages et évite les inconvénients du freinage ou du ralentissement par "coupure des gaz" tels que la perte d'énergie, le déréglage du moteur, le risque de pollution et autres. Réduire la démultiplication de vitesse entre le moteur et les roues - amenuise le couple agissant sur les roues et entraîne de ce fait une diminution de l'effort tangentiel longitudinal au contact du pneumatique de la roue qui patine, avec le sol et l'élimination de l'énergie disponible pouvant accélérer les roues. - rapproche la vitesse des roues de la vitesse du moteur. Avec une boîte de vitesses dite manuelle, le conducteur a donc intérêt à faire démarrer son véhicule sur terrain glissant ou "gras" en utilisant la deuxième vitesse, voire la troisième vitesse de la boîte, quitte à faire patiner légèrement plus l'embrayage, ce qui n'est pas dangereux énergétiquement car le couple qui transite est alors très faible. Par contre, l'utilisation de la première vitesse n'est pas recommandée. Le conducteur associera avantageusement le choix de la deuxième ou de la troisième vitesse de la boîte avec un serrage adéquat du frein à main (si celui-ci agit sur les roues motrices évidemment). L'invention vise à réaliser automatiquement sur des véhicules équipés de boîtes de vitesses automatiques, ce que tout bon conducteur devrait pratiquer avec une boîte de vitesses manuelle pour faire démarrer son véhicule sur terrain glissant en faisant passer la boîte de vitesses à un rapport de boîte supérieur au rapport de boîte normalement engagé, dès que les pneumatiques des roues motrices patinent. Elle a donc pour objet un dispositif d'aide au démarrage sur terrain glissant d'un véhicule automobile équipé d'une boîte de vitesses automatique, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens d'acquisition d'informations relatives à la vitesse maximale instantanée vm* d'au moins une roue motrice du véhicule, des moyens d'établissement d'un signal correspondant à la valeur moyenne vp de la vitesse des roues porteuses du véhicule, des moyens d'établissement du rapport vm*/vp entre la vitesse maximale de ladite roue motrice et la vitesse moyenne des roues porteuses et des moyens de commande de la modification forcée du rapport de transmission de la boîte de vitesses lorsque le rapport entre la vitesse maximale de la roue motrice et la vitesse moyenne des roues porteuses atteint une valeur prédéterminée. 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.l est un schéma de principe d'un dispositif de commande électronique d'une boîte de vitesses automatique; et - la Fig.2 est un schéma synoptique d'un circuit d'aide au démarrage suivant l'invention. Sur la Fig.1, on a représenté un dispositif de commande d'une boîte automatique du type transmission à variation continue (C.V.T) comprenant principalement un variateur de vitesse 1 du type à deux poulies à écartements variables reliées par une courroie trapézoïdale dont la poulie menante 1 et la poulie menée 2 sont respectivement associées à des vérins d'actionnement 3 et 4 alimentés par une source de fluide sous pression. Le vérin 3 associé à la poulie menante est commandé par une vanne 6 de commande de rapport elle-même reliée à une vanne 7 de commande de pression de ligne actionnée par un levier oscillant 8 qui est également relié par une tige 9 associée à un ressort de rappel 10, au flasque mobile 11 de la poulie menante. La vanne 7 de commande de pression de ligne est reliée à la sortie de la pompe hydraulique 5 tandis que la vanne 6 de commande de rapport est reliée à son entrée. Pour piloter la vanne 6, on utilise un microprocesseur 12 ayant des premières entrées 13 à 16 connectées respectivement : à un sélecteur 17 de marche avant marche arrière et à un commutateur 18 de mode de fonctionnement économique E, ou sportif S, à un capteur 19 de la vitesse de rotation de la poulie menée 2, à un détecteur de mesure de la charge du moteur, par exemple de l'angle du papillon 20 du gaz et à un capteur non représenté de la vitesse de rotation du moteur. Le microprocesseur 12 comporte de plus des entrées 21,22 auxquelles est connecté le circuit d'aide au démarrage qui va être décrit en référence à la Fig.2. Ce circuit comporte principalement deux voies 23 et 24 d'acquisition d'informations relatives aux roues motrices et aux roues porteuses du véhicule, un circuit 25 d'établissement du rapport entre les signaux de sortie des voies 23 et 24 et des moyens 26 de contrôle des actionneurs de la boîte de vitesses en fonction dudit rapport. La voie 23 d'acquisition d'informations relatives aux roues motrices comporte un capteur 27 de vitesse de la roue gauche et un capteur 28 de vitesse de la roue droite. Aux sorties des capteurs 27 et 28 sont respectivement connectés des circuits 29 et 30 de conversion et de mise en forme des signaux des capteurs 27 et 28. Les sorties des circuits de conversion et de mise en forme 29 et 30 sont connectées aux entrées d'un circuit comparateur 31 de détermination à chaque instant de la vitesse de celle des roues motrices qui tourne le plus vite. Une sortie du circuit comparateur 31 est connectée à une entrée de commande d'un circuit 32 dont l'entrée est reliée à la sortie du circuit 29 de conversion et de mise en forme du signal de vitesse de la roue de gauche. Le circuit 32 est un circuit de transmission du signal de vitesse de la roue gauche si ce signal est supérieur au signal de vitesse de la roue motrice droite. De même, une sortie du comparateur 31 est connectée à une entrée de commande d'un circuit 33 de transmission conditionnelle du signal de vitesse de la roue motrice droite. L'entrée du circuit de transmission 33 est connectée à la sortie du circuit de conversion et de mise en forme 30. Les sorties des circuits 32 et 33 sont connectées à une première entrée du circuit 25 d'établissement du rapport entre les signaux de sortie des voies 23 et 24. La voie 24 d'acquisition d'informations relatives aux roues porteuses comporte des capteurs de vitesse de roue gauche et de roue droite 34 et 35 auxquels sont associés des circuits 36,37 de conversion et de mise en forme. Aux sorties des circuits 36 et 37 est connecté un circuit 38 d'établissement de la vitesse moyenne v des vitesses des roues porteuses. La sortie du circuit 38 est connectée à une entrée d'un amplificateur 39 dont l'autre entrée est connectée à une tension de seuil Vs, correspondant à une vitesse, par exemple 10 km/h à partir de laquelle le dispositif ne doit plus intervenir. La sortie de l'amplificateur 39 est connectée à une entrée d'un circuit de transmission conditionnelle 40, dont la commande est générée par un circuit 41 de détermination, à partir d'un capteur 42, du sens de déplacement du véhicule, avant ou arrière. La sortie du circuit 40 est connectée à l'autre entrée du circuit 25 d'établissement de rapport. Ce dernier est destiné à établir le rapport vm*/vp entre la vitesse de la roue motrice v=* la plus rapide en cas de différence de vitesse entre les roues motrices de gauche et de droite, et la valeur moyenne vp de la vitesse des roues porteuses. Lorsque les vitesses de rotation des roues motrices sont égales, le comparateur 25 est destiné à établir le rapport entre la vitesse de l'une des roues motrices et la vitesse moyenne des roues porteuses. La sortie du circuit 25 est connectée à des premières entrées de deux amplificateurs à seuil 42 et 43 dont les secondes entrées sont connectées à des tensions V M et Vm correspondant à des seuils de rapports de vitesse limites qui conditionnent le fonctionnement du dispositif suivant l'invention. Les sorties des amplificateurs à seuil 42 et 43 sont connectées à des entrées d'un bloc de commande de vitesse du véhicule, par exemple aux entrées 21,22 du microprocesseur 12 du dispositif décrit en référence à la Fig.1 qui reçoit également sur ses autres entrées des informations relatives notamment à la charge du moteur et au rapport de boîte sélectionné. Les amplificateurs 42 et 43 sont du type ayant des sorties qui peuvent délivrer un niveau logique "1" ou un niveau logique "O" selon l'état de leurs entrées connectées à la sortie du circuit 3 d'établissement de rapport. Le fonctionnement du dispositif qui vient d'être décrit est le suivant. On suppose par exemple que le rapport de marche avant de la boîte de vitesses automatique à laquelle est associé le dispositif de 1 invention est engagé et que la roue motrice gauche se mette à patiner lors du démarrage du véhicule. A la sortie du comparateur 31 indiquant que la vitesse de la roue de gauche est supérieure à celle de la roue de droite, apparaît alors un état de tension qui rend passant le circuit 32, de sorte qu'un signal correspondant à la vitesse maximale qui est celle de la roue de gauche, est transmis au circuit 25 d'établissement de rapport. Simultanément, le circuit 38 d'établissement de la vitesse moyenne vp des roues porteuses du véhicule, délivre un signal correspondant à cette vitesse à l'entrée de l'amplificateur 39 qui détermine par comparaison si la vitesse moyenne v est supérieure ou inférieure à la vitesse limite d'autorisation d'intervention fixée par la tension de seuil Vs appliquée à son autre entrée. Si la vitesse moyenne vp des roues porteuses est inférieure à cette limite et puisque le rapport de marche avant est engagé, le circuit 40 transmet cette valeur à l'autre entrée du circuit 25 qui établit le rapport vm*/vp entre la vitesse maximale de la roue motrice qui patine et la vitesse moyenne des roues porteuses. Le signal de sortie du circuit 25 est appliqué aux entrées des amplificateurs 42 et 43 de l'étage de contrôle 26. Les autres entrées de ces deux amplificateurs reçoivent respectivement des tensions VM et Vm correspondant à des valeurs limites du rapport p=v=*/vp. Les amplificateurs 42 et 43 sont du type dont les sorties peuvent prendre un niveau haut si le signal qu'ils reçoivent sur une de leurs entrées est supérieur au seuil fixé sur l'autre de leurs entrées et un niveau bas si ce signal est inférieur au seuil. Par conséquent, les sorties des amplificateurs 42 et 43 forment ensemble un mot à deux bits qui est appliqué aux entrées 21,22 du microprocesseur 12. Si le rapport p est inférieur au seuil m appliqué sous forme de la tension Vm à l'amplificateur 43, la sortie de celui-ci est à niveau bas correspondant à un "O" logique. La sortie de l'amplificateur 42 est elle aussi au niveau bas correspondant à un "0" logique, de sorte que le mot disponible à la sortie des amplificateurs 42 et 43 est 00. Si le rapport p est supérieur au seuil M matérialisé par la tension VN appliquée à l'autre entrée de l'amplificateur 42, les sorties des amplificateurs 42 et 43 sont toutes deux à des niveaux haut correspondant à des 1 logiques. Par conséquent, le mot disponible aux sorties des amplificateurs 42 et 43, est 1.1. Si la valeur du rapport p est comprise entre les seuils M et m, la sortie de l'amplificateur 43 se trouve à un niveau haut correspondant à un 1 logique, alors que la sortie de l'amplificateur 42, se trouve à un niveau bas correspondant à un 0 logique. Par conséquent, le mot disponible à la sortie des amplificateurs 42 et 43 est 1.0 Le microprocesseur 12 reçoit donc à ses entrées 21,22 un signal formé d'un mot logique correspondant à trois situations différentes et peut réagir à ces trois situations pour piloter la vanne de commande 6 (Fig.l) afin de modifier le rapport de la boîte de vitesses automatique à laquelle est associé le dispositif suivant l'invention, dans un sens approprie. Les valeurs des seuils m et M sont par exemple respectivement égales à 1,1 et 1,3. Le seuil M correspond à une valeur du rapport p = vm*/vp à partir de laquelle le microprocesseur va fonctionner en mode forcé pour délivrer à l'actionneur de la boîte de vitesses un signal de commande de passage à un rapport de multiplication supérieur au rapport normalement engagé. Le seuil m correspond à une valeur du rapport p au-dessous de laquelle le microprocesseur 12 va fonctionner en mode normal de sélection du rapport de multiplication approprié de la boîte en fonction des paramètres de régime et de charge du moteur. Entre les seuils m et M, lorsque le rapport p croît de m vers M, le processeur fonctionne en mode normal et lorsque le rapport p décroît de M vers m, le processeur fonctionne en mode forcé, c'est à dire que le rapport sélectionné reste plus important que le rapport normal tant que le rapport p n'est pas repassé au-dessous du seuil m. Le mode de fonctionnement du processeur 12 est conditionné par la détection à ses entrées du sens de l'évolution des sorties logiques du circuit de contrôle. Les boîtes de vitesses intéressées par le dispositif de l'invention sont en particulier les boîtes à trains planétaires et les boîtes à rapports non discrets telles que les C.V.T (continuously variable transmission) opérant automatiquement du type décrit en référence à la Fig.1 et qui, souvent, sont associées à un convertisseur de couple ou à un embrayage automatique ou centrifuge. Pour réaliser l'opération souhaitée avec de telles boîtes de vitesses, on capte la vitesse de roues de l'essieu moteur et la vitesse de roues de l'essieu porteur; on compare ces deux vitesses et si le quotient de la première par la seconde est supérieur à 1,30 par exemple, on pilote le dispositif de choix du rapport de bote pour réduire ce rapport de démultiplication entre la vitesse du moteur et la vitesse des roues. Ainsi, lorsque la boîte de vitesses est une boîte à trains planétaires, elle passera de l'état "première vitesse" - situation habituelle adoptée automatiquement lorsque l'on veut faire démarrer un véhicule à partir de l'arrêt (levier de vitesse amené sur D - drive - alors que le lancement du moteur a imposé la position N - neutre - ou la position P - parking) - à l'état "deuxième vitesse" voire " troisième vitesse Similairement, si une boîte CVT est à son maximum de démultiplication lors du démarrage, on pilotera le dispositif d'évolution du rapport de démultiplication ce qui provoquera automatiquement la modification soit de l'écartement des poulies variables qui reçoivent la courroie, soit de l'inclinaison des disques placés entre les poulies toriques menante et menée. Il est à noter qu'avec ces derniers types de boîtes automatiques, le processus est valable tant en marche arrière quten marche avant. En plus de ce pilotage du dispositif de choix du rapport, on peut piloter le dispositif de fermeture des embrayages placés en avant de la boîte de vitesses et/ou de pontage du convertisseur de couple, de façon à permettre un glissement interne plus ou moins important. Dès que le quotient des deux vitesses comparées redevient inférieur à 1,10 par exemple, le pilotage habituel de la boîte automatique reprend l'initiative. On pourra aussi comparer, en variante, la vitesse de rotation vm de chacune des roues motrices à la vitesse moyenne vp des roues de l'essieu porteur et procéder au même pilotage que ci-dessus indiqué, tant que le quotient est supérieur à un seuil donné. On pourra associer ce principe avec les deux premières méthodes, automatisées elles aussi, rappelées au préambule. Pour des besoins de représentation schématique et didactique, le dispositif a été décrit sous forme d'éléments "discrets" (Fig.1), mais le principe de l'invention pourra avantageusement être implanté sous forme logicielle, le microprocesseur 12 recevant alors sur ses entrées les signaux des capteurs de vitesse de chaque roue ainsi que celui du capteur de détermination du sens de déplacement du véhicule (voir Fig.1). REVENDICATIONS 1. Dispositif d'aide au démarrage sur terrain glissant d'un véhicule automobile équipé d'une boîte de vitesses automatique, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens (23) d'acquisition d'informations relatives à la vitesse maximale instantanée vm* d'au moins une roue motrice du véhicule, des moyens (24) d'établissement d'un signal correspondant à la valeur moyenne vp de la vitesse des roues porteuses du véhicule, des moyens (25) d'établissement du rapport v=*/vp entre la vitesse maximale de ladite roue motrice et la vitesse moyenne des roues porteuses et des moyens (26) de commande de la modification forcée du rapport de transmission de la boîte de vitesses lorsque le rapport entre la vitesse maximale de la roue motrice et la vitesse moyenne des roues porteuses atteint une valeur (M) prédéterminée. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens (23) d'acquisition d'informations relatives à la vitesse maximale d'au moins une roue motrice du véhicule, comprennent des capteurs (27,29, 28,30) de vitesse de la roue motrice gauche et de la roue motrice droite, un comparateur (31), des signaux de sortie, des capteurs (27,29,28,30) et des circuits (32,33) de transmission conditionnelle aux moyens (25) d'établissement du rapport vm*/vp entre la vitesse maximale de la roue motrice et la vitesse moyenne des roues porteuses du signal de sortie du comparateur (31) correspondant à la vitesse de la roue la plus rapide. 3. Dispositif suivant l'une des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que les moyens (24) d'établissement d'un signal correspondant à la valeur moyenne vp de la vitesse des roues porteuses du véhicule comprennent des capteurs (34,36,35,37) de vitesse de la roue porteuse de gauche et de la roue porteuse de droite et un circuit (38) d'établissement de la valeur moyenne des signaux de sortie desdits capteurs, la sortie du circuit (38) d'établissement de valeur moyenne étant connectée à une entrée des moyens (25) d'établissement du rapport v*/vp. 4. Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les moyens (26) de commande de la modification forcée du rapport de transmission de la boîte de vitesses comportent au moins un comparateur (42,43) du signal de sortie des moyens (25) d'établissement du rapport vm*/vp à au moins une tension de seuil Vmr VM et un microprocesseur (12) interposé entre la sortie du comparateur et un actionneur de la boîte de vitesses (Fig.1) et destiné à assurer la modification forcée du rapport de transmission en fonction du signal qu'il reçoit du comparateur (42,43). 5. Dispositif suivant la revendication 4, caractérisé en ce que les moyens de commande de la modification forcée du rapport de transmission de la bote de vitesses comportent un premier comparateur (42,43) du rapport vm*/vp à une tension de seuil Vm correspondant à une limite inférieure m dudit rapport au-dessous de laquelle le microprocesseur fonctionne en mode normal et un second comparateur (42) du rapport vm*/vp à une tension de seuil VM correspondant à une limite supérieure dudit rapport audessus de laquelle le microprocesseur (12) fonctionne en mode forcé, le microprocesseur continuant de fonctionner en mode forcé lorsque le rapport v=*/vp décroît entre les valeurs des seuils VM et V,. 6. Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un circuit (39) interposé entre le circuit (38) d'établissement de la valeur moyenne vp de la vitesse des roues porteuses et les moyens (25) d'établissement du rapport v=*/vp, destiné à autoriser le fonctionnement du dispositif lorsque la vitesse des roues porteuses est inférieure à une valeur de seuil prédéterminée. 7. Dispositif suivant l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les moyens d'établissement du rapport Vm*/Vp entre la vitesse maximale des roues porteuses et les moyens de commande de la modification forcée du rapport de transmission font partie du microprocesseur (12) convenablement programmé, et recevant sur ses entrées les signaux des capteurs de vitese de chaque roue ainsi que celui du capteur de détermination du sens de déplacement du véhicule.