Brevet FR2742836A1 — publié le 19970627

La présente invention concerne un dispositif de détection qui produit un signal représentatif du rapport engagé d'une boîte de vitesses. L'invention concerne plus particulièrement un dispositif destiné à équiper une boîte de vitesses de véhicule automobile qui produit un signal destiné notamment à être exploité par un circuit de pilotage d'un mécanisme de commande automatique ou semiautomatique d'un embrayage associé à la boîte de vitesses du véhicule. Afin d'assurer de manière fiable une commande automatique de l'embrayage, il est nécessaire que son circuit de pilotage dispose d'informations fiables représentatives du rapport qui est effectivement engagé dans la boîte de vitesses ainsi que des changements de rapport. A cet effet, il est apparu nécessaire de détecter le rapport engagé directement au niveau de la boîte de vitesses et non plus seulement au niveau du levier de changement de vitesses sur lequel agit le conducteur. Le document WO-A-91/11638 décrit et représente un dispositif de détection du type comportant un capteur et un organe associé qui coopère avec ce capteur, I'un de ces deux composants étant mobile par rapport à l'autre selon une première direction et selon une deuxième direction transversale pour occuper l'une quelconque parmi plusieurs positions relatives prédéterminées dont chacune correspond à l'engagement de l'un des rapports de la boîte de vitesses, et du type dans lequel le capteur comporte un palpeur qui coopère avec une surface de came formée sur l'organe associé. L'un des deux composants est monté mobile par rapport à l'autre selon une première direction de sélection et selon une deuxième direction perpendiculaire d'engagement pour occuper l'une quelconque parmi plusieurs positions relatives prédéterminées dont chacune correspond à l'engagement de l'un des rapports. Dans la conception proposée dans ce document, le capteur comporte un palpeur coulissant unique qui est porté par un élément du carter de la boîte de vitesses et qui coopère avec un élément, comportant une surface de came complexe, qui est lié en déplacement, en translation et en rotation, avec l'arbre de sélection de la boîte de vitesses. On constate à la lecture de ce document que la structure du profil de came est particulièrement complexe et donc difficile à réaliser avec une précision suffisante en production en grande série. Le palpeur doit être relié à un potentiomètre du type à déplacement linéaire d'une très grande précision étant donné les faibles déplacements relatifs obtenus, dans les différentes positions, avec le capteur linéaire unique. Du fait de la complexité du profil de came qui comporte de nombreuses parties en creux, la conception proposée par ce document n'est pas suffisamment fiable car il est possible que des saletés viennent s'interposer entre le palpeur et certaines zones du profil de came. De plus, la précision de la lecture de la position par le capteur est influencée par les variations de température et les phénomènes de dilatation qui en découlent. Par ailleurs, I'usage d'un capteur linéaire unique nécessite de disposer d'un circuit de traitement complexe des variations du signal fourni par le potentiomètre linéaire sur lequel agit le capteur afin de déterminer avec précision le rapport engagé et les séquences de mouvement intervenant lors de chaque changement de rapport. La conception proposée dans ce document nécessite aussi un positionnement mécanique très précis de l'élément comportant le profil de came sur l'arbre de sélection ainsi qu'une grande fiabilité de la fixation de cet élément sur l'arbre. Ce dispositif de détection, d'une manière générale, ne fournit pas toutes les informations nécessaires à une exploitation correcte du circuit de pilotage. La présente invention a pour but de proposer une nouvelle conception d'un dispositif de détection qui permet de remédier aux inconvénients qui viennent d'être mentionnés. Dans ce but, I'invention propose un dispositif de détection du type mentionné précédemment, caractérisé en ce que le capteur comporte un premier palpeur qui coopère avec une première surface de came formée sur l'organe associé pour produire un premier signal représentatif de la position relative des deux composants selon la première direction, et un deuxième palpeur qui coopère avec une deuxième surface de came formée sur l'organe associé pour produire un deuxième signal représentatif de la position relative des deux composants selon la deuxième direction. Grâce à l'invention, de manière simple et économique, on bénéfice de toutes les informations nécessaires à une exploitation correcte du circuit de pilotage compte tenu de la présence de deux palpeurs. Selon d'autres caractéristiques de l'invention - la première surface de came s'étend selon la deuxième direction, la deuxième surface de came s'étend selon la première direction, et les premier et deuxième palpeurs sont du type à déplacement linéaire et sont perpendiculaires à la deuxième, respectivement la première, direction - la première direction est linéaire - la deuxième direction est circulaire - la première surface de came est une surface continue selon les deux directions - la deuxième surface de came est une surface continue selon les deux directions - la première surface de came est une portion de surface conique dont l'axe passe par le centre de la deuxième direction - la deuxième surface de came est une portion de surface plane parallèle à la première direction - les deux palpeurs sont du type à déplacement linéaire, sont parallèles et sont situés dans un plan perpendiculaire à la première direction - la première direction est la direction de sélection de la boîte de vitesses, et la deuxième direction est la direction d'engagement d'un rapport sélectionné;; - chaque palpeur est associé à un transducteur linéaire qui fournit un signal électrique - le capteur occupe dans la boite de vitesses la position normalement occupée par un commutateur d'allumage des feux de recul du véhicule - I'un des rapports est le rapport de marche arrière, et l'un des palpeurs fournit un signal, lorsque la marche arrière est engagée, qui est exploité pour commander l'allumage des feux de recul - le palpeur est un palpeur linéaire comportant une tige dont une extrémité coopère avec une des première et deuxième surfaces de came et dont l'autre extrémité agit sur un commutateur d'allumage des feux de recul lorsque la marche arrière est engagée - la course de déplacement dudit palpeur, lorsque la marche arrière est engagée, est supérieure à la course de déplacement dudit palpeur lorsqu'un autre rapport est engagé. L'invention propose également une boîte de vitesses, notamment de véhicule automobile, caractérisée en ce qu'elle est équipée d'un dispositif de détection conforme aux enseignements de l'invention. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels - la figure 1 est une vue schématique en perspective d'un dispositif de détection conforme aux enseignements de l'invention qui est illustré en association avec certains composants d'une boîte de vitesses de véhicule automobile - la figure 2 est une vue similaire à celle de la figure 1 selon un autre angle de vue ; et - la figure 3 est une vue en section partielle par un plan passant par les axes des deux palpeurs. On a représenté sur les figures des parties du carter 10 d'une boîte de vitesses de véhicule automobile équipée d'un dispositif de détection 12 réalisé conformément aux enseignements de l'invention qui est constitué pour l'essentiel par un ensemble 14 de deux palpeurs et par un ensemble 16 comportant deux cames. On reconnaît sur les figures l'arbre 18 de sélection et d'engagement des différents rapports de la boîte de vitesses qui est par exemple une boîte de vitesses à cinq rapports de marche avant et un rapport de marche arrière dont la grille de sélection, selon une conception connue, peut être du type en "H", c'est-à-dire à trois lignes de sélection et à deux sens d'engagement, soit à deux rapports par ligne. L'arbre 18 est monté coulissant dans le carter 10 selon une direction de sélection D1 et il est monté à rotation autour de son axe X-X, parallèle à la direction D1, selon une direction circulaire d'engagement D2. L'extrémité 20 de l'arbre 18 est fixée en translation et en rotation à un levier 22 de commande du changement des rapports de la boîte qui est ainsi lui-même monté coulissant (en translation linéairement) selon la direction D1 et en rotation selon la direction D2, le levier 22 étant relié par son extrémité libre 24 à un sélecteur (non représenté) de la boîte de vitesses. On a représenté aux figures 1 et 2 un doigt 26 de commande qui est lié en rotation et en translation à l'arbre 18 et qui est susceptible d'agir sur les fourchettes (non représentées) de la boîte de vitesses pour provoquer la sélection et l'engagement des différents rapports. Conformément aux enseignements de l'invention, le dispositif 12 de détection du rapport engagé comporte deux palpeurs réunis sous la forme d'un ensemble 14 et deux profils de came associés aux capteurs réunis sous la forme d'un ensemble 16 porté par l'arbre de commande 18. L'ensemble de capteurs 14 est constitué pour l'essentiel par un boîtier 30, 58 qui est monté emboîté, depuis l'extérieur, dans une ouverture de forme complémentaire 32 agencée à cet effet dans une portion 34 du carter 10 de la boîte de vitesses qui s'étend en regard de l'arbre de commande 18 (figure 3). L'ouverture 34 est similaire à celle qui, selon une conception connue, reçoit le commutateur d'allumage des feux de recul du véhicule. La portion interne 36 du boîtier 30 reçoit à coulissement un premier palpeur P1 et un deuxième palpeur P2 qui sont parallèles et montés coulissants dans le boîtier 30 selon des axes Al et A2 situés dans un même plan perpendiculaire à l'axe X-X de l'arbre de commande, et donc perpendiculaire à la direction D1. L'extrémité libre 38, 40 en forme de bille de chaque palpeur P1, P2 fait saillie à l'extérieur de la portion interne 36 du boîtier 30 pour coopérer avec un premier profil de came C1 et, respectivement, avec un deuxième profil de came C2 appartenant à l'ensemble 16. Chaque palpeur P1, P2 est monté coulissant dans le boîtier 30 à l'encontre d'un effort élastique de rappel qui est appliqué par un ressort 42 qui sollicite l'extrémité libre 38, 40 de chaque palpeur P1, P2 en permanence en contact avec le profil de came associé CI, C2. La tige T1, T2 de chaque palpeur P1, P2 constitue le noyau mobile d'un transducteur linéaire ou potentiomètre linéaire 51, 52. Les deux potentiomètres 51, 52 sont fixés sur la portion externe 44 du boîtier 30 et s'étendent à l'extérieur du carter 10 de la boîte de vitesses. Chaque potentiomètre 51, 52 délivre un signal électrique représentatif de la position linéaire de la tige T1, T2 par rapport au boîtier 30 et donc représentatif de la position de chacun des deux palpeurs P1, P2 par rapport au carter fixe 10 de la boîte de vitesses. Les deux potentiomètres 51, 52 sont reliés à un circuit de traitement et d'analyse (non représenté) par un bloc de connexion 50 situé à l'arrière du potentiomètre 52. Comme on peut le voir aux figures 2 et 3, I'extrémité libre externe 54 de la tige T1 du potentiomètre 51 fait saillie axialement à l'extérieur du boîtier de potentiomètre et elle est susceptible de coopérer avec un commutateur 56 porté de manière fixe par l'enveloppe 58 des potentiomètres 51, 52, illustrée en silhouette sur les figures, qui constitue un commutateur d'allumage des feux de recul du véhicule lorsque la marche arrière est engagée. L'ensemble 16 de cames constitué par les deux surfaces de came C1 et C2 est réalisé, dans l'exemple illustré sur les figures, sous la forme d'une pièce unique constituée pour l'essentiel par une bague ou douille 60 qui est traversée par l'arbre de commande 18 auquel elle est liée en translation selon la première direction de sélection D1 et en rotation selon la deuxième direction de sélection D2. Réalisé venu de matière en une seule pièce avec la douille 60, le premier profil de came C1 est constitué par la surface externe tronconique convexe et continue d'une première excroissance en relief 61 qui est une portion de surface en tronc de cône centrée autour de l'axe X-X. Réalisée aussi venue de matière avec la bague 60, la deuxième surface de came C2 est constituée par la surface externe plane d'une deuxième excroissance 62, la portion de surface plane C2 s'étendant dans un plan parallèle à la direction D1. Le premier palpeur P1 est susceptible de coulisser par rapport au carter 10 selon son axe de coulissement Al qui est concourant avec l'axe X-X et le positionnement relatif de l'axe AI et de l'ensemble 16, dans la position illustrée sur les figures qui correspond au point mort de la boîte de vitesses, est tel que l'axe AI intercepte la surface C1 sensiblement au milieu de cette dernière. On comprend ainsi que toute rotation de la bague 16, entraînée en rotation par l'arbre 18, autour de l'axe X-X, sans déplacement selon la direction D1, est sans effet sur le palpeur PI dans la mesure où la surface de came C1 de profil tronconique est centrée autour de l'axe X-X. La surface de came C1 s'étend bien entendu angulairement sur un angle suffisant correspondant au débattement angulaire maximum dans les deux sens et selon la direction D2 de l'arbre 18 par rapport au carter 10. Par contre, tout déplacement linéaire de l'ensemble 16 selon D1, par entraînement de la bague 60 par l'arbre de commande 18, provoque un déplacement relatif du palpeur P1 par rapport au boîtier 30, et donc un déplacement de la tige T1 à l'intérieur du transducteur 51, provoquant une modification du signal électrique délivré par le transducteur 51. Comme on peut le voir aux figures 2 et 3, la première surface de came C1 présente une partie en surépaisseur S qui est située dans l'angle inférieur gauche, en considérant la figure 2, de la portion de surface tronconique C1 et qui est destinée à agir sur le palpeur P1 lorsque le rapport de marche arrière est engagé pour provoquer l'actionnement du commutateur 56 par l'extrémité libre externe 54 de la tige T1 du palpeur P1. L'allumage des feux de recul est réalisé de manière simple et économique à l'aide du palpeur P1, qui est multifonctions. La seconde surface de came C2 est une portion de surface plane parallèle à l'axe X-X qui, dans la position de point mort illustrée sur les figures, est perpendiculaire aux axes parallèles Al et A2 de coulissement des palpeurs P1 et P2. Comme on peut le voir notamment sur la figure 3, le palpeur P2 est décalé latéralement par rapport au palpeur Al, c'est-à-dire qu'il est décalé par rapport à l'axe X-X. Dans la position de point mort, I'extrémité libre 40 du palpeur P2 coopère sensiblement avec le centre de la surface plane continue C2. Tout déplacement linéaire selon la direction de sélection D1 de l'ensemble 16, qui est entraîné par la bague 60 liée à l'arbre de commande 18, est donc sans effet sur le palpeur P2 dans la mesure où la surface de came C2 se déplace alors parallèlement à son plan et selon une direction perpendiculaire à l'axe de coulissement A2. Au contraire, tout déplacement en rotation selon la direction de sélection D2 de l'ensemble 16, autour de l'axe X-X, provoque un déplacement en rotation de la surface C2 qui est excentrée par rapport à l'axe X-X. Le mouvement de rotation dans l'un ou l'autre sens provoque donc un déplacement linéaire selon l'axe Al du palpeur P2 qui agit sur la tige T2, provoquant ainsi une modification du signal électrique délivré par le potentiomètre 52. Dans le mode de réalisation illustré sur les figures, le potentiomètre 51 constitue donc ainsi un potentiomètre qui délivre un signal électrique représentatif de la ligne de rapports sélectionnée par le conducteur tandis que le potentiomètre 52 délivre un signal représentatif de l'engagement de l'un ou l'autre des deux rapports appartenant à une ligne sélectionnée. L'invention qui fait appel à deux palpeurs P1, P2 distincts pour déterminer les déplacements relatifs de l'arbre de commande 18 par rapport au carter 10 selon les deux directions D1 et D2 en fournissant des signaux représentatifs des déplacements selon ces deux directions qui sont des signaux distincts, permet de détecter de manière très précise le rapport engagé, ainsi que les mouvements relatifs des différents composants lors des phases de changement de rapport. Ces signaux peuvent être traités de manière fiable et précise par le circuit non représenté afin d'assurer une commande fiable d'un embrayage automatique ou semi-automatique associé à la boîte de vitesses du véhicule. L'invention n'est pas limitée au mode de réalisation qui vient d'être décrit. En effet, dans l'exemple illustré sur les figures, les surfaces de came C1 et C2 sont des surfaces continues, c'est-à-dire que les variations de position des palpeurs P1 et P2 sont des variations continues en fonction des déplacements relatifs des différents composants. Sans sortir du cadre de l'invention, il est possible de prévoir une surface conique C1 étagée en plusieurs troncs de cône étagés et une surface plane C2 étagée constituée de tronçons adjacents de surfaces planes parallèles à l'axe X-X afin de provoquer des variations discontinues des déplacements des palpeurs P1 et P2. L'invention n'est pas non plus limitée à l'utilisation de potentiomètres ou transducteurs linéaires électriques, tout type de capteurs électriques, mécaniques, optiques, etc. pouvant être utilisé dans le cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1. Dispositif (12) de détection qui produit un signal représentatif du rapport engagé d'une boîte de vitesses (10), notamment de véhicule automobile, destiné notamment à être exploité par un circuit de pilotage d'un mécanisme de commande d'un embrayage associé à la boîte de vitesses, du type comportant un capteur et un organe associé qui coopère avec ce capteur, I'un de ces deux composants étant mobile par rapport à l'autre selon une première direction (D1) et selon une deuxième direction transversale (D2) pour occuper l'une quelconque parmi plusieurs positions relatives prédéterminées dont chacune correspond à l'engagement de l'un des rapports de la boîte de vitesses, et du type dans lequel le capteur comporte au moins un palpeur (P1, P2) qui coopère avec une surface de came (C1) formée sur l'organe associé (16), caractérisé en ce que le capteur comporte un premier palpeur (P1) qui coopère avec une première surface de came (C1) formée sur l'organe associé (16) pour produire un premier signal représentatif de la position relative des deux composants selon la première direction (D1), et un deuxième palpeur (P2) qui coopère avec une deuxième surface de came (C2) formée sur l'organe associé (16) pour produire un deuxième signal représentatif de la position relative des deux composants selon la deuxième direction (D2). 2. Dispositif de détection selon la revendication 1, caractérisé en ce que la première surface de came (C1) s'étend selon la deuxième direction (D2), en ce que la deuxième surface de came (C2) s'étend selon la première direction (D1), et en ce que les premier et deuxième palpeurs (P1, P2) sont du type à déplacement linéaire (Al, A2) et sont perpendiculaires à la deuxième (D2), respectivement la première (D1), direction. 3. Dispositif de détection selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que la première direction (Dl) est linéaire. 4. Dispositif de détection selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la deuxième direction (D2) est circulaire. 5. Dispositif de détection selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la première surface de came (C1) est une surface continue selon les deux directions (D1, D2). 6. Dispositif de détection selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la deuxième surface de came (C2) est une surface continue selon les deux directions. 7. Dispositif de détection selon la revendication 5 prise en combinaison avec les revendications 2 et 4, caractérisé en ce que la première surface de came (C1) est une portion de surface conique (C1) dont l'axe passe par le centre (X-X) de la deuxième direction (D2). 8. Dispositif de détection selon la revendication 6 prise en combinaison avec les revendications 2 et 4, caractérisé en ce que la deuxième surface de came (C2) est une portion de surface plane parallèle à la première direction (D1, X-X). 9. Dispositif de détection selon la revendication 8, caractérisé en ce que les deux palpeurs sont du type à déplacement linéaire (Al, A2), sont parallèles et sont situés dans un plan perpendiculaire à la première direction (D1, X-X). 10. Dispositif de détection selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la première direction (D1) est la direction de sélection de la boite de vitesses, et en ce que la deuxième direction (D2) est la direction d'engagement d'un rapport sélectionné. 11. Dispositif de détection selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que chaque palpeur (P1, P2) est associé à un transducteur linéaire (51, 52) qui fournit un signal électrique. 12. Dispositif de détection selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le capteur (14) occupe dans la boîte de vitesses la position normalement occupée par un commutateur d'allumage des feux de recul du véhicule. 13. Dispositif de détection selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'un des rapports est le rapport de marche arrière, et en ce que l'un des palpeurs (P1) fournit un signal, lorsque la marche arrière est engagée, qui est exploité pour commander l'allumage des feux de recul. 14. Dispositif de détection selon la revendication 13, caractérisé en ce que ledit palpeur est un palpeur linéaire (P1) comportant une tige (T1) dont une extrémité (38) coopère avec une (C1) des première et deuxième surfaces de came (C1, C2) et dont l'autre extrémité (54) agit sur un commutateur (56) d'allumage des feux de recul lorsque la marche arrière est engagée. 15. Dispositif de détection selon l'une des revendications 13 ou 14, caractérisé en ce que la course de déplacement dudit palpeur (P1), lorsque la marche arrière est engagée, est supérieure à la course de déplacement dudit palpeur lorsqu'un autre rapport est engagé. 16. Boîte de vitesses, notamment de véhicule automobile, caractérisée en ce qu'elle est équipée d'un dispositif de détection (12) selon l'une quelconque des revendications précédentes.