Brevet FR2704809A1 — publié le 19941110

La présente invention concerne les véhicules automobiles; plus particulièrement cette invention concerne un dispositif de gestion et de contrôle de la boîte de vitesses. Dans la production automobile actuelle, il existe principalement deux types de transmissions: les boîtes de vitesses à commande manuelle ou mécaniques à embrayage, et les boîtes de vitesses automatiques à convertisseur de couple hydraulique; il existe également des hybrides de ces deux systèmes, comme les boîtes dites semi-automatiques utilisées en "formule un" et sur les véhicules industriels. La figure 1 représente un schéma fonctionnel général des réalisations antérieures de dispositifs de gestion de transmission automatique, ou l'on retrouve un organe de gestion de la transmission (101), actionnant la boîte par l'actionneur (102) en fonction de paramètres mesurés, de commandes provenant d'un sélecteur de fonction (103), et le cas échéant d'une commande (104) de sélection du mode de comportement dynamique. Dans de nombreux pays, les boîtes de vitesses du type automatique n'ont pas supplanté les boîtes de vitesses manuelles, du fait notamment d'un des inconvénients majeurs de leur gestion: elles ne peuvent pas anticiper la manoeuvre du véhicule en fonction des intentions du conducteur, et donc elles ne choisissent pas le rapport de transmission optimum en fonction de la manoeuvre qui est sur le point d'être exécutée par le véhicule. Par exemple, une boîte de vitesse automatique attend l'ordre de réaccélération pour rétrograder lors d'un dépassement ou lors d'un engagement dans un virage serré. Pour pallier, au moins partiellement, à cet inconvénient, on à réalisé des systèmes de gestion de boîtes comportant: - plusieurs modes de comportement dynamique qui peuvent être sélectionnés manuellement; dans ce cas, la boîte ne fait que s'adapter à un environnement général: montagne, ville, route; ou - une commande manuelle permettant d'ajuster le mode de comportement dynamique: ceci est inutilisable en temps réel sur route, faute de pouvoir laisser une main en permanence sur la commande; ou - un dispositif d'apprentissage du style de conduite du conducteur par divers capteurs (injection, direction, freinage): là encore, la boîte ne s'adapte qu'à un environnement global, qui n'est pas adapté en permanence; ou - un dispositif d'apprentissage du circuit (en "formule un"), ce qui n'est pas applicable sur route; ou - un dispositif manuel de sélection des rapports: on perd l'automatisme. Pour toutes les réalisations connues, soit la boîte ne s'adapte pas en temps réel aux événements sur le point de se produire, soit l'on fait appel à une action manuelle qui fait perdre l'attrait principal de la boîte automatique. Un objet de la présente invention est de permettre au conducteur de faire évoluer le mode de fonctionnement dynamique de la boitte de vitesse de manière à adapter en permanence le processus de choix du rapport de transmission à la manoeuvre que le véhicule est sur le point d'effectuer. Un autre objet de la présente invention est d'obtenir l'évolution du comportement dynamique sans perdre l'automatisme, c'est-à-dire sans forçage manuel des rapports, tout en permettant au comportement dynamique d'être adapté en temps réel aux événements sur le point de se produire. Un autre objet de l'invention est de ne nécessiter aucun apprentissage particulier. Un autre objet de la présente invention est de parvenir à ce résultat en ne distrayant aucun membre du conducteur de l'organe de commande principal auquel il est affecté, et sans perturber l'action sur ladite commande, ni faire appel au regard ou à la concentration du conducteur. Un autre objet de la présente invention est de substituer à une action manuelle de variation du mode de comportement dynamique, une action du pied situé sur 1'accélérateur, cette action pouvant être continue, sans perturber l'action d'accélération. La figure 2 représente un schéma fonctionnel du dispositif selon l'invention; on y remarque la présence d'un système de pédale d'accélérateur (201) à double action destinée à agir d'une part sur l'injection (204) du moteur, et d'autre part sur la logique de choix du rapport à engager, par le biais des moyens d'acquisition respectivement de l'accélération (202) et de contrôle de boîte (203). Les liaisons représentées sur la figure 2 ne sont pas exhaustives. Pour atteindre les objets cités plus haut, l'invention prévoit un dispositif destiné à gérer la boîte de vitesse automatique des véhicules automobiles, comportant des moyens d'acquisition d'une action du conducteur, caractérisé en ce que au moins l'un desdits moyens (203) est situé dans l'environnement immédiat de la pédale d'accélérateur (201), ou sur ladite pédale, ledit moyen d'acquisition (203) pouvant être sollicité par une action du pied du conducteur affecté à l'accélérateur, cette action étant susceptible d'être effectuée par le conducteur sans perturber l'action d'accélération, et en ce que l'information ainsi recueillie est utilisée pour définir le mode de comportement dynamique de la boîte de vitesses. En d'autres termes, le système de gestion de la boîte, la pédale d'accélérateur et lesdits dispositifs d'acquisition sont agencés de telle manière que le choix des rapports de transmission de la boîte de vitesses par ledit système de gestion est notamment fonction d'une action du pied du conducteur situé sur la pédale d'accélérateur, cette action étant indépendante et pouvant être simultanée de l'action d'accélération classique. Ainsi, le dispositif permet au conducteur d'influer à volonté sur le comportement dynamique de la boîte, et donc d'adapter en permanence le processus de choix du rapport de transmission à la manoeuvre que le véhicule est sur le point d'effectuer; Par comportement dynamique de la boîte de vitesses, on entend la loi définissant les seuils de passage des rapports de transmission en fonction de paramètres physiques tels que la vitesse de rotation du moteur et le couple fourni par le moteur plus éventuellement d'autres paramètres comme la vitesse du véhicule, diverses températures et pressions, la commande de l'injection de carburant, ou d'autres paramètres mesurés dans le véhicule; tous ces paramètres sont utilisés classiquement. Le procédé selon l'invention introduit l'utilisation d'un paramètre commandé par le pied du conducteur situé sur l'accélérateur, ce paramètre participant à l'évolution des seuils de commutation des vitesses en fonction des paramètres physiques utilisés pour la gestion de la boîte. On peut, par exemple, utiliser une pédale d'accélérateur comprenant au moins une pièce en contact avec le pied du conducteur, montée mobile à deux degrés de liberté de mouvement par rapport à la structure du véhicule, les mouvements selon les deux degrés de libertés étant contrôlés par le pied du conducteur; des moyens d'acquisition sont agencés de manière à détecter les mouvements de la pédale selon chacun desdits degrés de liberté. Préférentiellement, le premier degré de liberté de ladite pièce en contact avec le pied du conducteur est similaire à celui des pédales d'accélérateur connues. I1 est préférable, pour obtenir un fonctionnement simple et non déroutant pour le nouvel utilisateur, que les deux actions du pied du conducteur soient distinctes l'une de l'autre et puissent être simultanées; une façon d'obtenir ces caractéristiques est d'agencer la pédale d'accélérateur et les moyens d'acquisition de telle manière qu'une variation du choix des rapports de transmission de la boîte de vitesses est notamment fonction d'au moins une force exercée par le pied du conducteur dans un plan sensiblement orthogonal au plan dans lequel s'effectue le mouvement du pied pour l'action de l'accélérateur classique, lequel plan est sensiblement vertical et longitudinal par rapport à l'automobile. On entend également par "mouvement du pied" une action sur un dispositif d'acquisition sensible à une force. Ainsi, le dispositif selon l'invention ne requiert aucun apprentissage particulier, puisque l'action d'accélération connue n'est pas perturbée par l'action ou la non-action sur le mode de comportement dynamique. Préférentiellement, le dispositif selon l'invention comporte un calculateur électronique (205) programmé de telle manière que l'action de contrôle de boîte émanant du pied du conducteur agit sur le comportement dynamique de la transmission en faisant évoluer les seuils de commutation des vitesses affectés à au moins un paramètre physique, cette évolution pouvant être continue ou discontinue. Le système (102) d'actionnement de la boîte de vitesse par ledit dispositif de gestion est indifférent, et peut être d'un type quelconque connu, il en est de même pour le sélecteur (103) et pour les moyens d'acquisition des paramètres physiques. Un mode de réalisation du système (205) de gestion de la boîte de vitesse est l'utilisation d'un calculateur de gestion de transmission de type connu; le cas échéant, la programmation prévoit une évolution continue des modes de comportement dynamique. On décrira maintenant un mode de fonctionnement préférentiel: Dans ce mode de réalisation préférentiel, le système de pédale d'accélérateur (201) à deux degrés de liberté possède des moyens de rappel du pied du conducteur en position de repos dans chacun desdits degrés de liberté et le système de gestion est programmé de telle manière que plus le pied du conducteur en contact avec ladite pédale s'éloigne de sa position de rappel selon ledit deuxième degré de liberté, plus le dispositif aura tendance à passer des rapports de transmission plus démultipliés à paramètres physiques constants. Dans la suite, on définit une caractérisation simplifiée des modes de fonctionnement dynamiques de la boîte de vitesses par le terme arbitrairement choisi "gain": Pour un ensemble de paramètres physiques mesurés donnés (utilisés par le système de gestion de la boîte de vitesses), on caractérise un nouveau mode, par rapport à un mode de fonctionnement de référence, par un gain plus faible lorsque la boîte choisit dans ce nouveau mode un rapport de transmission supérieur (c'est-à-dire moins démultiplié) à celui choisi dans le mode de référence, et par un gain plus fort lorsque la boîte choisit un rapport de transmission inférieur (c'est-à-dire plus démultiplié) à celui choisi dans le mode de référence. Lorsque le pied est dans la position de repos, le mode de fonctionnement dynamique est le mode par défaut, le gain est minimum, proche de celui d'une boîte automatique classique. Plus le pied est incliné latéralement, c'est-à-dire plus il s'écarte de la position de référence, plus le gain est élevé. Ainsi, plus le pied est incliné latéralement, plus la boîte "poussera" les rapports en accélération ou plus elle rétrogradera en décélération. Ainsi, le conducteur adapte en permanence le comportement dynamique de la boîte de vitesse à ses intentions: s'il va effectuer un dépassement, il basculera le pied vers la droite, ce qui aura pour effet de faire rétrograder la boite, ou l'inciter à rétrograder plus tôt qu'auparavant à la moindre accélération; de même, à l'abord d'un virage, le basculement du pied incitera la boîte à ne pas passer le rapport supérieur, voire même à rétrograder, malgré la décélération; en situation de descente, ou le frein moteur est nécessaire, il suffira au conducteur d'agir sur le basculement du pied au lieu de forcer les rapports; en conduite économique, le conducteur laissera son pied dans la position de repos, qui correspond à sa position de rappel. Ainsi, le dispositif selon l'invention permet de bénéficier de tout l'agrément des boîtes manuelles et des boîtes automatiques réunies. Il peut être avantageux que la pédale d'accélérateur comporte des moyens de blocage (304) destinés à maintenir un mode de comportement dynamique constant dans le cas ou le pied quitte brutalement l'accélérateur. Ainsi, lors d'une ddceldration brutale accompagnée d'un freinage, par exemple à l'entrée d'un virage, la boîte conserve le dernier mode commandé, jusqu'à une nouvelle action sur la pédale d'accélérateur On décrira maintenant des modes de réalisations préférentiels de la partie du dispositif selon l'invention constituant le système de pédale d'accélérateur et les moyens d'acquisition qui lui sont associés. Les figures 3 et 4 représentent un premier mode de réalisation; Dans ce mode de réalisation, le dispositif comporte une pédale d'accélérateur (301) sur laquelle est articulée rotativement ou à coulisse au moins une pièce (302) actionnable par le conducteur, et les moyens d'acquisition (202) et (203) sont agencés de manière à détecter les mouvements du pied selon chacun des deux degrés de liberté de l'ensemble pédale - pièce-articulée. Une butée (303) est avantageusement ménagée sur la pièce (302) de manière à caler le pied du conducteur. La figure 3 représente une variante dans laquelle le deuxième degré de liberté est une rotation selon un axe (BB), l'axe (AA) étant l'axe de rotation classique de la pédale d'accélérateur. La figure 4 représente le cas ou le deuxième degré de liberté est une translation sur une glissière (401). Le système est applicable pour une pédale d'accélérateur dont le premier degré de liberté est une rotation selon un axe située en bas de la pédale et non au-dessus. La figure 5 représente un mode de réalisation qui comprend au moins deux pièces (501) et (502) en contact avec le pied du conducteur, au moins deux desdites pièces étant mobiles l'une par rapport à l'autre, la première pièce (501) étant l'organe de commande de l'accélération classique, la deuxième pièce (502) étant l'organe de contrôle du système de gestion de la boite de vitesses. I1 s'agit par exemple d'une pédale d'accélérateur classique (503) à laquelle on adjoint une deuxième commande (502) indépendante, sous la forme d'un secteur inclinable, le pied du conducteur glissant sur l'accélérateur classique (503) lors de l'action de contrôle de boîte. La figure 6 représente un mode de réalisation de pédale d'accélérateur à double action, caractérisé en ce qu'il comprend une pédale d'accélérateur classique (601) montée avec son articulation sur un chariot (602) lui-meme monté à coulisse sur une glissière (603) par rapport au véhicule, et en ce qu'il comprend également des moyens de détection du mouvement de translation dudit chariot reliés au système de gestion de la bote de vitesses. La figure 7 représente un mode de réalisation ergonomique de pédale d'accélérateur qui comporte au moins une pièce (701) pouvant être actionnée par le conducteur montée articulée par rapport à la structure du véhicule selon un premier axe (CC) de rotation orienté sensiblement pied-hanche du conducteur, et selon un deuxième axe (DD) de rotation sensiblement orthogonal au premier axe, cette disposition permettant un meilleur confort d'utilisation. La figure 8 représente un mode de réalisation dans lequel des potentiomètres (807) sont utilisés à la fois pour la commande d'accélération et pour la commande de contrôle de boîte. Le mode de réalisation représenté sur la figure 8 comprend également une pédale (808), comportant une butée (803), montée rotativement sur un premier axe (813) lui-même monté rotativement sur un deuxième axe (814), la pédale (808) étant rappelée par des ressorts (805); l'ensemble est fixé sur la structure du véhicule par le support (806). Pour tous les modes de réalisations cités en exemple, les moyens d'acquisition d'accélération d'une part et de contrôle de boîte d'autre part, utilisent par exemple au moins un câble (203), ou un détecteur optique ou électro-optique, ou un potentiomètre, ou un détecteur de position ou de force quelconque connu. De même, les moyens de rappel utilisent par exemple des ressorts (805), comme les pédales classiques. Au repos, la pédale est rappelée préférentiellement dans une position classique. un dispositif de verrouillage de la pédale d'accélérateur, selon le degré de liberté affecté au contrôle de boîte, peut être réalisé par un poussoir (304) monté sur un ressort et coopérant avec une crémaillère ou un dispositif à cliquets, ledit poussoir verrouillant la pédale dans la position qu'elle occupe lors de la cessation de l'effort du pied du conducteur sur ledit poussoir. Ainsi, le dispositif garde en mémoire le mode de comportement dynamique lors d'un freinage brutal. Pour les boites automatiques qui ne disposent pas de gestion électronique, on peut réaliser une version très simplifiée du dispositif selon l'invention, comportant d'une part un système de pédale d'accélérateur à double action utilisant des moyens d'acquisition et de transmission mécaniques, et d'autre part une boîte de vitesses automatique classique dont la commande de mode de comportement dynamique est mécanique, caractérisé en ce que le moyen mécanique transmettant l'information de contrôle de boîte à partir de ladite pédale coopère avec ladite commande de mode de comportement dynamique, de manière à influer sur elle de façon continue ou discontinue; cette coopération peut simplement consister en une addition de l'action du conducteur sur un organe de mesure de l'un des paramètres dynamiques tel que le couple par exemple. REVENDICATIONS: -1- Dispositif destiné à gérer la boîte de vitesse automatique des véhicules automobiles, comportant des moyens d'acquisition d'une action du conducteur, caractérisé en ce que au moins l'un desdits moyens (203) est situé dans l'environnement immédiat de la pédale d'accélérateur (201), ou sur ladite pédale, ledit moyen d'acquisition (203) pouvant être sollicité par une action du pied du conducteur affecté à l'accélérateur, cette action étant susceptible d'être effectuée par le conducteur sans perturber l'action d'accélération, et en ce que l'information ainsi recueillie est utilisée pour définir le mode de comportement dynamique de la boîte de vitesses -2- Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte un calculateur électronique (205) programmé de telle manière que l'action de contrôle de boîte émanant du pied du conducteur agit sur le comportement dynamique de la transmission en faisant évoluer les seuils de commutation des vitesses affectés à au moins un paramètre physique. -3- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant une pédale d'accélérateur (301) et des moyens associés d'acquisition (202) et (203) des actions du pied du conducteur, caractérisé en ce que sur ladite pédale est articulée rotativement ou à coulisse au moins une pièce actionnable par le conducteur, et en ce que lesdits moyens d'acquisition sont agencés de manière à détecter les mouvements du pied selon chacun des deux degrés de liberté de l'ensemble pédale - pièce articulée, cet agencement permettant au conducteur d'agir d'une part sur l'accélération du moteur et d'autre part sur la logique de choix du rapport à engager. -4- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une variation du choix des rapports de transmission de la boîte de vitesses par ledit système de gestion est notamment fonction d'au moins une force exercée par le pied du conducteur dans un plan sensiblement orthogonal au plan dans lequel s'effectue le mouvement du pied pour l'action de l'accélérateur classique, lequel plan est sensiblement vertical et longitudinal par rapport à l'automobile, cette orthogonalité permettant une bonne dissociation des commandes. -5- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1, 2 et 4, caractéris en ce qu'il comprend au moins deux pièces (501) et (502) en contact avec le pied du conducteur, au moins deux desdites pièces étant mobiles l'une par rapport à l'autres la première pièce (501) étant l'organe de commande de l'accélération classique, la deuxième pièce (502) étant l'organe de contrôle du système de gestion de la boîte de vitesses. -6- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 2, caractérisé en ce qu'il comprend une pédale d'accélérateur classique (601) montée avec son articulation sur un chariot (602) lui-même monté à coulisse par rapport au véhicule, et en ce qu'il comprend également des moyens de détection du mouvement de translation dudit chariot reliés au système de gestion de la boîte de vitesses. -7- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la pédale d'accélérateur comporte au moins une pièce (701) pouvant être actionnée par le conducteur montée articulée par rapport à la structure du véhicule selon un premier axe (CC) de rotation orienté sensiblement pied-hanche du conducteur, et selon un deuxième axe (DD) de rotation sensiblement orthogonal au premier axe, cette disposition permettant un meilleur confort d'utilisation. -8- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes caractérisé en ce que la pédale d'accélérateur comporte des moyens de blocage (304) destinés à maintenir un mode de comportement dynamique constant dans le cas ou le pied quitte brutalement l'accélérateur. -9- Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, comportant un système de pédale d'accélérateur (201) à deux degrés de liberté, ledit système utilisant des moyens de rappel du pied du conducteur en position de repos dans chacun desdits degrés de liberté, caractérisé en ce que le système de gestion est programmé de telle manière que plus le pied du conducteur en contact avec ladite pédale s'éloigne de sa position de rappel selon ledit deuxième degré de liberté, plus le dispositif aura tendance à passer des rapports de transmission plus démultipliés à paramètres physiques constants. -10- Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 et 3 à 9, comportant d'une part un système de pédale d'accélérateur à double action utilisant des moyens d'acquisition et de transmission mécaniques, et d'autre part une boîte de vitesses automatique classique dont la commande de mode de comportement dynamique est mécanique, caractérisé en ce que le moyen mécanique transmettant l'information de contrôle de boîte à partir de ladite pédale coopère avec ladite commande de mode de comportement dynamique, de manière à influer sur elle de façon continue ou discontinue.