Brevet FR2764949A1 — publié le 19981224

La présente invention concerne un dispositif com- portant un ou plusieurs actionneurs hydrauliques. De tels dispositifs sont appliqués par exemple, mais de manière nullement exclusive, dans des boîtes de vi- tesses automatiques de véhicules automobiles; les action- neurs hydrauliques sont nécessaires pour établir et/ou conserver des pressions ou des différences de pression. Il est connu de réaliser des actionneurs hydrau- liques sous forme d'électrovannes. Comme le nom l'indique, les électrovannes sont mises en oeuvre par l'activation, la désactivation d'un élec- tro-aimant équipant la vanne. L'activation ou la désactiva- tion de l'électro-aimant, plus précisément l'alimentation électrique de la bobine de celui-ci, entraîne le mouvement plus précisément l'attraction ou la répulsion de l'induit re- lié à l'organe d'obturation de la vanne et entraînant ainsi celui-ci. La position de l'induit qui s'établit à ce moment et par suite celle de l'organe d'obturation qu'il porte est maintenue pratiquement inchangée jusqu'à la coupure du cou- rant; après la coupure du courant, l'induit, et avec celui- ci l'organe d'obturation, reviennent dans une position de re- pos, déterminée. Les électrovannes sont actionnées par un appareil de commande équipant le dispositif (appareil de commande électronique de boite de vitesses ou EGS, si les électrovan- nes font partie d'une boîte de vitesses de véhicule automo- bile). L'appareil de commande devient de ce fait relativement grand et doit être conçu pour des puissances utiles et des puissances de pertes élevées. Cela complique à sont tour la possibilité de logement de l'appareil de commande dans le vé- hicule et complique la disposition et la rend encombrante. La présente invention a pour but de remédier à ces inconvénients et se propose de développer un dispositif du type défini ci-dessus pour réduire à un minimum les moyens moteurs nécessaires à la commande de l'actionneur hydrauli- que. A cet effet, le ou les actionneurs hydrauliques sont réalisés au moins partiellement par des électrovannes bistables (3-1, 3-2...3-2 -n1). Ainsi, il est prévu que le ou les organes d'actionnement hydraulique soient réalisés au moins en partie en utilisant des électrovannes bistables. L'utilisation d'électrovannes bistables pour des actionneurs hydrauliques offre l'avantage que ceux-ci (contrairement aux électrovannes " normales " utilisées jus- qu'alors) n'ont pas à être alimentés électriquement en perma- nence mais seulement pendant une brève période (de manière impulsionnelle). Une courte impulsion de courant haute ten- sion suffit pour déplacer l'organe d'obturation de l'électrovanne d'une de ses positions stables à son autre po- sition stable et inversement. En conséquence, comme également les étages de sortie de puissance prévus pour commander l'électrovanne ne sont mis en oeuvre que brièvement, ils peuvent être conçus pour ne fournir une puissance élevée que brièvement et en conséquence ils génèrent beaucoup moins de chaleur. Cela permet de réaliser l'unité comportant usuel- lement les étages de sortie de puissance (dans le cas d'une application à des véhicules automobiles) le dispositif de commande peut être réalisé d'une manière beaucoup plus petite et plus simple que cela n'était possible jusqu'à présent. Les moyens à mettre en oeuvre pour commander les actionneurs hydrauliques peuvent être réduits pour leur réa- lisation considérablement dans leur volume par l'utilisation d'électrovannes bistables. La taille de l'unité comportant les étages de sortie de puissance peut encore être diminuée si, contraire- ment à ce qui était réalisé jusqu'alors, on ne prévoit pas pour chaque électrovanne un étage de sortie de puissance dis- tinct mais si l'on prévoit un étage de sortie de puissance commun à plusieurs électrovannes qui actionne alors simulta- nément ou séquentiellement les électrovannes. L'actionnement séquentiel d'électrovannes bistables peut se réaliser comme un actionnement quasi simultané des électrovannes, car cet actionnement ne se fait que brièvement, c'est-à-dire qu'il suffit ou que l'on peut les alimenter électriquement selon une succession très rapide. Une autre réduction des dimensions de l'unité comportant les étages de sortie de puissance ainsi qu'une ré- duction de la chaleur qu'ils dégagent s'obtient si le ou les étages de sortie de puissance sont montés à l'extérieur de cette unité, à proximité des électrovannes. Dans ce cas il suffit que l'unité ne fournisse que les impulsions de mise à l'état ou de remise à l'état pour la commande des électrovan- nes. Comme cela a déjà été indiqué ci-dessus, il n'est pas en général nécessaire d'assurer un actionnement exactement si- multané des électrovannes bistables, on peut également trans- mettre séquentiellement les impulsions de mise à l'état et les impulsions de remise à l'état initial. Cela permet à son tour de diminuer le nombre de lignes de commande par lesquel- les les impulsions de mise à l'état ou de remise à l'état initial sont appliquées par l'appareil de commande à ou aux étages de sortie de puissance, de façon plus réduite que le nombre d'électrovannes à commander. Cela permet de réaliser le faisceau de câbles reliant l'appareil de commande aux électrovannes à commander, au moins en partie (dans la zone comprise entre l'appareil de commande et les étages de sortie de puissance) de façon beaucoup plus réduite (un nombre plus réduit de lignes). Indépendamment de cela, dans la zone com- prise entre l'appareil de commande et les étages de sortie de puissance, les lignes peuvent également avoir une section plus faible car elles ne transmettent plus que les signaux de commande, c'est-à-dire que ces lignes n'ont pas à transmettre de puissances importantes. Suivant d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention: - les électrovannes bistables sont conçues pour qu'une courte impulsion de courant ou de tension les fasse passer d'une position de commutation stable à une autre position de com- mutation stable, - les impulsions de tension ou de courant sont générées par un ou plusieurs étages de sortie de puissance, - plusieurs électrovannes bistables, comportent un étage de sortie de puissance commun, - une installation de commutation qui est en mesure de relier sélectivement l'étage de sortie de puissance commun avec l'une ou chaque électrovanne bistable souhaitée, - les étages de sortie de puissance se trouvent à l'extérieur de l'appareil de commande commandant les électrovannes bis- tables, - les étages de sortie de puissance sont prévus dans une uni- té de commande d'électrovannes, à proximité des électrovan- nes bistables à commander, - l'appareil de commande est conçu pour transmettre des im- pulsions de mise à l'état et des impulsions de remise à l'état initial à l'unité de commande d'électrovannes, - les impulsions de mise à l'état et de remise à l'état ini- tial sont transmises séquentiellement pour des électrovan- nes bistables à commander simultanément, - il fait partie d'un véhicule automobile, - les électrovannes bistables font partie d'une boîte de vi- tesses automatiques. La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation représenté schématiquement dans les dessins annexés dans les- quels: - la figure 1 est un schéma-blocs d'un exemple de réalisation du dispositif de l'invention, - la figure 2 montre une réalisation possible du dispositif de la figure 1. Les actionneurs hydrauliques à l'aide desquels l'invention sera décrite ci-après sont ceux d'une boîte de vitesses automatiques d'un véhicule automobile. Toutefois l'invention n'est nullement limitée à cette application. Les actionneurs hydrauliques peuvent être, de façon générale, des éléments de n'importe quels autres dispositifs. Les actionneurs hydrauliques servent, dans l'exemple envisagé, à établir et/ou maintenir une pression ou une différence de pression. Toutefois il n'y a aucune limita- tion à cela. Les actionneurs hydrauliques peuvent également être utilisés dans d'autres applications quelconques. Dans le dispositif de la figure 1, on a (2 -l) n actionneurs hydrauliques 3-1, 3-2...3-2 -1. Ils font partie d'une boîte de vitesses 3 (boîte de vitesses automatiques d'un véhicule automobile) et sont commandés et actionnés par un appareil de commande électronique de boîte de vitesses (EGS) 1 suivi par une unité de commande à électrovannes 2. n Les actionneurs hydrauliques 3-1, 3-2,... 3-2 -1 ont la particularité d'être réalisés par l'utilisation d'électrovannes bistables. Les électrovannes comportent de manière générale, comme cela a été indiqué ci-dessus, un électro-aimant qui dé- place un induit et l'organe d'obturation de la vanne relié à celui-ci, suivant le mouvement souhaité. Les électrovannes bistables présentent, comme l'indique leur nom, deux positions de commutation stables. Si ces positions de commutation définissent l'état par lequel on relie l'entrée et/ou la sortie de la vanne et celui coupant la communication entrée et/ou la sortie de la vanne, ce qui n'est toutefois pas nécessairement le cas, on peut maintenir la vanne coupée du courant (ouverte plus ou moins) de même que coupée du courant à l'état fermé (plus ou moins). Il suf- fit d'une impulsion de tension ou de courant plus ou moins courte pour faire passer l'induit et l'organe d'obturation relié à celui-ci et appartenant à la vanne, d'une des posi- tions de commutation stables à l'autre. Contrairement aux actionneurs hydrauliques usuels, c'est-à-dire non réalisés avec des électrovannes bis- tables, il suffit que les actionneurs hydrauliques, réalisés par des électrovannes bistables selon l'invention, ne soient alimentés électriquement que brièvement. Cela est avantageux pour de multiples raisons: - l'énergie nécessaire à la commande de l'actionneur est fai- ble, - la chaleur dégagée par la commande de l'actionneur est ré- duite, - les étages de puissance pour l'actionnement des action- neurs, les lignes d'alimentation vers celui-ci ainsi que les lignes entre ceux-ci et les actionneurs, n'ont à être conçus que pour recevoir des charges importantes que briè- vement, - les pièces situées au voisinage des étages de sortie de puissance peuvent être conçues pour des charges thermiques réduites. De plus, mais en principe, d'une façon totalement indépendante, on peut réaliser un dispositif comportant des électrovannes bistables comme des actionneurs hydrauliques, de façon plus avantageuse que cela n'était possible avec les actionneurs hydrauliques connus. Ainsi, par exemple, contrairement à ce qui était possible jusqu'alors, il n'est pas nécessaire de prévoir un étage de sortie de puissance distinct pour chaque action- neur; il suffit d'un étage de sortie de puissance commun pour plusieurs actionneurs; par cet étage on peut commander simultanément ou séquentiellement les actionneurs associés. L'actionnement séquentiel d'électrovannes bistables peut être un actionnement quasi simultané car celles-ci n'ont à être alimentées électriquement que brièvement, c'est-à-dire selon une succession très rapide. Les étages de sortie de puissance peuvent égale- ment être prévus à l'extérieur de l'appareil de commande de la boîte de vitesses dans lequel ils se trouvaient jus- qu'alors ainsi qu'à l'extérieur de celui-ci au voisinage des électrovannes bistables qui sont à commander. Précisément, la figure 1 montre cette situation. Les étages de sortie de puissance (non représentés à la fi- gure 1) y sont logés dans l'unité de commande des électrovan- nes 2 (cette unité n'existait pas jusqu'alors). La participation de l'appareil de commande de boîte de vitesses 1 à la commande d'électrovannes peut ainsi se limiter à transmettre des impulsions de mise à l'état et de remise à l'état initial à l'unité de commande d'électrovannes 2. L'unité de commande d'électrovannes 2 re- çoit ces impulsions de mise à l'état et de remise à l'état initial et commande le ou les étages de sortie de puissance qui sont prévus pour une commande appropriée de l'électrovanne qui est à chaque fois à commander. Dans ce cas également, c'est-à-dire si les étages de sortie de puissance sont prévus à l'extérieur de l'appareil de commande de boîte de vitesses, contrairement à la pratique utilisée jusqu'alors, on peut les utiliser pour une ou plusieurs électrovannes avec seulement un ou un nombre réduit d'étages de sortie de puissance, communs. Il est avantageux de prévoir le ou les étages de sortie de puissance à l'extérieur de l'appareil de commande de la boîte de vitesses pour cet appareil de commande et cela pour plusieurs raisons: il peut être plus petit et n'est alors conçu que pour des puissances plus faibles et des tem- pératures plus réduites. En outre, cela offre des avantages pour les liai- sons électriques entre l'appareil de commande de boîte de vi- tesses et les électrovannes à commander, c'est-à-dire pour le segment de faisceau de câbles assurant la liaison. En effet, il suffit de concevoir la liaison entre l'unité de commande n d'électrovannes 2 et les électrovannes 3-1, 3-2,... 3-2 -l, pour des puissances élevées; le segment de faisceau de câ- bles, entre l'appareil de commande de boîte de vitesses 1 et l'unité de commande d'électrovannes 2, peut être conçu pour des puissances plus faibles, c'est-à-dire être dimensionné relativement faiblement (section de ligne réduite). Ainsi, comme le montre la figure 1 et comme cela sera décrit ci-après de manière plus détaillée, le segment de faisceau de câbles entre l'appareil de commande de boîte de vitesses 1 et l'unité de commande d'électro-aimant 2 peut comporter moins de lignes qu'il n'y a d'électrovannes à com- mander. Comme cela apparaît à la figure 1, entre l'unité de commande de boîte de vitesses 1 et l'unité de commande d'électrovannes 2 il n'y a que n lignes de commande SI, S2 Sn pour commander les (2 -l) électrovannes par les (2 -l) lignes de commande SS, SS2,... SS2 n prévues entre lignes de commande SSl, SS2,.... SS2 -1, prévues entre l'unité de commande d'électrovannes 2 et la boîte de vitesses 3. Les n lignes de commande SI, S2,... Sn peuvent transmettre, dans des systèmes numériques, (2n) combinaisons différentes de signaux. Le nombre des combinaisons de signaux n suffit précisément pour commander sélectivement les (2 -1) électrovannes. Le circuit logique, nécessaire au décodage des combinaisons de signaux transmises par les lignes de commande Si, S2,... Sn, appartient à l'unité de commande d'électrovannes 2. Cela sera décrit ci-après en référence à la fi- gure 2 qui donne un mode de réalisation possible du disposi- tif représenté schématiquement à la figure 1. Dans le cas du dispositif représenté à la figure 2, on a choisi, dans un but de simplification, la valeur " 2 " pour la variable " n " utilisée de manière générale à la figure 1. Cela signifie que - la boîte de vitesses 3 comporte trois électrovannes 3-1, 3- 2, 3-3 bistables qu'il faut commander, - l'appareil de commande de boîte de vitesses 1 est relié par deux lignes de commande SI, S2 à l'unité de commande d'électrovannes 2, - l'unité de commande d'électrovannes 2 est reliée par trois lignes de commande SS1, SS2, SS3 à la boîte de vitesses 3; plus précisément, la liaison se fait avec les électrovannes bistables 3-1, 3-2, 3-3 contenues dans la boîte. Les électrovannes bistables sont représentées à la figure 2 par leur schéma électrique équivalent; ainsi on peut les traiter comme une bobine avec en série une résis- tance et une diode en parallèle. L'unité de commande des électrovannes 2 comporte dans l'exemple envisagé, selon la figure 2, pour chaque élec- trovanne 3-1, 3-2, 3-3, un étage de sortie de puissance dis- tinct sous la forme de transistors (transistors FET à canal n) Ti, T3, T5. L'unité de commande d'électrovannes 2 comporte en outre un circuit logique pour décoder les combinaisons de si- gnaux transmis par les lignes Si, S2 et actionner ainsi cha- que électrovanne sollicitée 3-1, 3-2, 3-3 par les étages de sortie de puissance associés Tl, T3, T5 et les lignes de transmission de signaux SS1, SS2, SS3, par une commande sé- lective. Le circuit logique comprend les diodes D1-D6, les résistances R1-R3 et les transistors (transistors FET à canal n) T2, T4 qui sont branchés comme l'indique la figure 2; les diodes Dl, D2 et la résistance R1 ainsi que les diodes D3, D4 et la résistance R2 de même que les diodes D5, D6 et la ré- sistance R3 forment chaque fois une porte logique ET; les transistors T2, T4 fonctionnent chaque fois comme un inver- seur; le circuit logique peut être remplacé par un circuit intégré, par exemple le circuit 74HC138. Comme le montre le circuit de la figure 2: - le premier étage de sortie de puissance (transistor Tl) est activé si et aussi longtemps que les deux lignes de com- mande Sl, S2 transmettent une impulsion de mise à l'état ou de remise à l'état initial, - le second étage de sortie de puissance (transistor T3) est activé si et aussi longtemps que seule la seconde ligne de commande S2 transmet une impulsion de mise à l'état ou de remise à l'état initial, le troisième étage de sortie de puissance (transistor T5) est activé si et aussi longtemps que seulement la première ligne de commande Sl transmet une impulsion de mise à l'état et de remise à l'état initial, - aucun des étages de sortie de puissance n'est activé si et aussi longtemps qu'aucune des deux lignes de commande Sl, S2 ne transmet une impulsion de mise à l'état ou une impul- sion de remise à l'état initial. Aussi longtemps que les étages de sortie de puis- sance sont activés, l'électro-aimant associé est alimenté. Cette alimentation commute l'électro-aimant respectif d'une position de commutation qu'il occupe précisément à l'autre position de commutation. La nouvelle position de commutation est conservée même à la fin de l'électrovanne concernée, puisqu'il s'agit d'électrovannes bistables. Le temps pendant lequel il faut alimenter électriquement les électrovannes peut être extrêmement court, par exemple seulement de quel- ques millisecondes. Cette courte durée d'alimentation permet de commuter dans un sens et dans l'autre plusieurs électro- vannes d'une manière quasi simultanée comme on le souhaite bien que (dans tous les cas dans l'exemple de réalisation de5 la figure 2) à un instant déterminé on alimente seulement une seule électrovanne. Les explications données ci-dessus montrent clai- rement que l'utilisation d'électrovannes bistables pour la réalisation d'éléments de commutation hydrauliques et pour la mise en oeuvre du procédé décrit et des dispositifs de com- mande des électrovannes, on peut également obtenir, séparé- ment ou en combinaison, un grand nombre d'avantages très significatifs; le dispositif tel que décrit est beaucoup plus avantageux à de multiples titres que les dispositifs15 connus. il R E V E N D I C A T IONS 1 ) Dispositif comportant un ou plusieurs actionneurs hydrau- liques, caractérisé en ce que le ou les actionneurs hydrauliques sont réalisés au moins partiellement par des électrovannes bistables (3-1, 3-2...3- 2 -1). 2 ) Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que n les électrovannes bistables (3-1, 3-2...3-2 -1) sont conçues pour qu'une courte impulsion de courant ou de tension les fasse passer d'une position de commutation stable à une autre position de commutation stable. 3 ) Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les impulsions de tension ou de courant sont générées par un ou plusieurs étages de sortie de puissance (T1, T3, T5) 4 ) Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que n plusieurs électrovannes bistables (3-1, 3-2...3-2 -1) com- portent un étage de sortie de puissance commun (Tl, T3, T5). ) Dispositif selon la revendication 4, caractérisé par une installation de commutation qui est en mesure de relier sélectivement l'étage de sortie de puissance commun (T1, T3, T5) avec l'une ou chaque électrovanne bistable souhaitée (3- n 1, 3-2...3-2 -1) 6 ) Dispositif selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce que les étages de sortie de puissance (Tl, T3, T5) se trouvent à l'extérieur de l'appareil de commande (1) commandant les nélectrovannes bistables (3-1 3-2...321) électrovannes bistables (3-1, 3-2...3-2 _1). 7 ) Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que les étages de sortie de puissance (Tl, T3, T5) sont prévus dans une unité de commande d'électrovannes (2), à proximité n des électrovannes bistables à commander (3-1, 3-2...3-2 -1). 8 ) Dispositif selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'appareil de commande (1) est conçu pour transmettre des im- pulsions de mise à l'état et des impulsions de remise à l'état initial à l'unité de commande d'électrovannes (2) 9 ) Dispositif selon la revendication 8, caractérisé en ce que les impulsions de mise à l'état et de remise à l'état initial sont transmises séquentiellement pour des électrovannes bis- n tables à commander simultanément (3-1, 3-2...3-2 -1). ) Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu' il fait partie d'un véhicule automobile. 11 ) Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que n les électrovannes bistables (3-1, 3-2...3-2 -1) font partie d'une boîte de vitesses automatiques.