Brevet FR2838819A1 — publié le 20031024

L'invention concerne en général les dispositifs mettant en jeu un liquide et embarqués à bord d'un engin mobile, tels que des boîtes de vitesses, des circuits de fluide de refroidissement ou des circuits de carburant pour véhicules automobiles. Plus précisément, l'invention concerne un dispositif mettant en jeu un liquide, tel qu'une boîte de vitesses ou un circuit de traitement d'un fluide, ce dispositif étant embarqué à bord d'un engin mobile, et comprenant un contenant solidaire de l'engin mobile et partiellement rempli par le liquide, des moyens de mesure de la hauteur de liquide dans le contenant suivant une première direction et produisant un premier signal fonction de cette hauteur de liquide, et des moyens de traitement du dit signal, le contenant étant rempli de liquide à un instant initial jusqu'à une hauteur initiale suivant la première direction, la hauteur de liquide variant ensuite autour de cette hauteur initiale, la première direction s'étendant entre des premier et second points du contenant respectivement immergé et non immergé dans le liquide à l'instant initial. Des dispositifs de ce type sont connus de l'art antérieur. Les boîtes de vitesses manuelles pilotées de certains véhicules automobiles sont équipées de sondes mesurant le niveau d'huile de boîte et de moyens de traitement du signal produit par ces sondes. Ce signal alimente des moyens de contrôle qui reçoivent également d'autres signaux, comme le régime moteur, le couple moteur, ou la vitesse du véhicule, et pilotent des actionneurs d'embrayage et de passage de vitesses en fonction de lois prédéterminées et mémorisées dans les moyens de contrôle. Ces boîtes de vitesses manuelles pilotées présentent le défaut de conduire à une usure prématurée de l'embrayage si l'utilisateur, quand il fait des démarrages en côte ou des man#uvres sur une chaussée en pente, maintient le véhicule à l'arrêt en accélérant au lieu d'utiliser le frein à main. Il est possible de rajouter des capteurs dédiés, déterminant quelle est l'inclinaison du véhicule par rapport à l'horizontale, et de prendre en compte cette information dans les lois de pilotage des actionneurs d'embrayage ou de passage de vitesses. Cette solution présente le désavantage d'augmenter le coût du véhicule. Dans ce contexte, l'invention a pour but de pallier les défauts mentionnés ci-dessus. A cette fin, le dispositif de l'invention, par ailleurs conforme à la définition générique qu'en donne le préambule ci-dessus, est essentiellement caractérisé en ce que les moyens de traitement du signal comprennent des moyens pour mémoriser des hauteurs de liquide de référence mesurées par les moyens de mesure à des instants de référence suivants l'instant initial, et pour déterminer à chaque instant l'inclinaison de l'engin mobile par rapport à l'horizontale exclusivement en fonction du premier signal produit par les moyens de mesure et d'une hauteur de référence mémorisée. Dans un mode de réalisation possible de l'invention, les moyens de traitement du signal peuvent comprendre des moyens pour produire à partir du premier signal un deuxième signal fonction de la différence entre la hauteur de liquide mesurée par les moyens de mesure et d'une hauteur de référence mémorisée, pour produire un troisième signal en appliquant un premier filtre passebas à ce deuxième signal, et pour déterminer l'inclinaison de l'engin mobile par rapport à l'horizontale en fonction de ce troisième signal. Avantageusement, les moyens de traitement du signal peuvent comprendre des moyens pour déterminer l'inclinaison de l'engin par rapport à l'horizontale par l'application d'une relation de correspondance biunivoque entre le troisième signal et l'inclinaison de l'engin, cette dite relation de correspondance étant prédéterminée et mémorisée par les moyens de traitement du signal. De préférence, la dite relation de correspondance biunivoque peut être paramétrée en fonction de la hauteur de référence. Par exemple, les premier et second points peuvent être situés à l'avant ou à l'arrière du contenant relativement au sens de déplacement normal de l'engin mobile. Avantageusement, la première direction peut être sensiblement verticale quand l'engin mobile est à l'horizontale. Par exemple, les moyens de mesure de la hauteur de liquide peuvent comprendre un organe plongeant dans le liquide et s'étendant au moins en partie suivant la première direction, ces moyens de mesure étant du type présentant une résistance électrique variable en fonction de la proportion de l'organe plongeant qui est immergée dans le liquide. De préférence, l'organe plongeant peut être entouré d'un tube tranquilisateur d'axe s'étendant au moins partiellement suivant la première direction. Le dispositif de l'invention peut être appliqué à un véhicule automobile, le contenant étant la boîte de vitesses et le liquide étant l'huile de boîte. En particulier, il peut être avantageusement appliqué à un véhicule automobile à boîte de vitesses manuelle pilotée comprenant un embrayage, un actionneur d'embrayage et des moyens de contrôle de l'actionneur d'embrayage, le contenant étant la boîte de vitesses et le liquide étant l'huile de boîte, les dits moyens de contrôle déterminant les consignes de rampage et de vitesse de ré-embrayage appliquées à l'actionneur d'embrayage en prenant en compte l'inclinaison du véhicule déterminée par les moyens de traitement du signal. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est donnée ci-dessous, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux figures annexées, parmi lesquelles : - les figures la et 1b sont des représentations schématiques du dispositif de l'invention, respectivement quand l'engin mobile est à l'horizontale et quand il est incliné, l'horizontale étant représentée par la ligne H, - la figure 2 est un algorithme général du traitement du signal produit par les moyens de mesure de la hauteur de liquide dans le dispositif de la figure 1, et - la figure 3 est un algorithme général illustrant l'application du dispositif de l'invention à une boîte de vitesses manuelle pilotée. L'invention concerne un dispositif mettant en jeu un liquide 1 et étant embarqué à bord d'un engin mobile. Elle sera décrite ci-dessous dans son application à une boîte de vitesses de véhicule automobile, mais peut être appliquée, sans sortir de son cadre, par exemple à des circuits de distribution d'essence ou des circuits de liquide de refroidissement, embarqués à bord de véhicules automobiles ou à bord d'autres engins. Le dispositif comprend un contenant 10 solidaire de l'engin mobile et partiellement rempli par le liquide 1, des moyens de mesure 20 de la hauteur de liquide 1 dans le contenant 10 suivant une première direction 15 et produisant un premier signal 41 fonction de cette hauteur de liquide 1, et des moyens de traitement 30 du dit signal. Le contenant 10 peut présenter une forme fermée quelconque. Dans l'application de l'invention à une boîte de vitesses, le contenant 10, représenté sur les figures la et 1b, est ladite boîte de vitesses, et le liquide 1 est constitué d'huile de boîte. Ce contenant 10 est rempli de liquide 1 à un instant initial Ti, jusqu'à une hauteur initiale hi suivant la première direction 15, la hauteur de liquide h variant ensuite autour de cette hauteur initiale hi au cours de la vie du véhicule. La hauteur de liquide h suivant la première direction 15 varie à relativement court terme en fonction de l'inclinaison du véhicule par rapport à l'horizontale, et à relativement long terme en fonction des pertes de liquide se produisant, par exemple, au niveau des joints. La première direction 15 s'étend entre des premier et second points 11 et 12 du contenant 10, ces premier et second points 11 et 12 étant respectivement immergé et non immergé dans le liquide 1 à l'instant initial Ti. Ces premier et second points 11 et 12 sont également situés respectivement dans des parties inférieure et supérieure 13 et 14 du contenant 10, ces parties inférieure et supérieure 13 et 14 étant définies comme les deux parties complémentaires du contenant 10 séparées par la surface libre du liquide 1 quand celui-ci arrive à son niveau initial et que le véhicule est à l'horizontale. Selon l'invention, les moyens de traitement du signal 30 comprennent des moyens pour mémoriser des hauteurs de liquide de référence href mesurés par les moyens de mesure 20 à des instants de référence Tref suivants l'instant initial Ti, et pour déterminer à chaque instant l'inclinaison de l'engin mobile par rapport à l'horizontale exclusivement en fonction du premier signal 41 produit par les moyens de mesure 20 et d'une hauteur de référence href mémorisée . Le niveau de liquide initial hi est le niveau de remplissage de la boîte de vitesses en sortie d'usine de fabrication du véhicule, l'instant initial Ti étant la sortie d'usine. Le niveau de liquide de référence href est le niveau d'abord mesuré par les moyens de mesure 30 en sortie d'usine, donc à l'instant initial Ti, puis périodiquement recalé aux instants de référence Tref, par exemple avant chaque démarrage du véhicule, c'est-à-dire à des moments où il n'y a pas laminage de l'huile de boîte par les trains de pignons. La figure 2, représentant l'algorithme général de traitement du signal produit par les moyens de mesure 20, montre que les moyens de traitement du signal 30 comprennent des moyens pour produire à partir du premier signal 41 un deuxième signal 42 fonction de la différence entre la hauteur de liquide mesurée par les moyens de mesure 30 et une hauteur de référence href mémorisée, de préférence la dernière. Les moyens de traitement du signal 30 comprennent également des moyens pour produire un troisième signal 43 en appliquant un premier filtre passe-bas FPB1 à ce deuxième signal 42. Ce premier filtre passe-bas FPB1 est caractérisé par une première constante de temps, supérieure à une seconde, généralement de l'ordre de dix secondes. Le premier filtre passe-bas FPB1 élimine les variations du second signal 42 relativement plus rapide que la première constante de temps, en réalisant par exemple une moyenne glissante du second signal 42 sur une période égale à la première constante de temps. Les moyens de traitement du signal 30 comprennent encore des moyens pour déterminer l'inclinaison de l'engin mobile par rapport à l'horizontale par l'application d'une relation de correspondance biunivoque entre le troisième signal 43 et l'inclinaison de l'engin, cette dite relation de correspondance étant prédéterminée et mémorisée par les moyens de traitement du signal 30. Cette relation de correspondance biunivoque est paramétrée en fonction de la hauteur de référence pour prendre en compte la forme du contenant 10 et la position des premier et second points 11 et 12 dans ce contenant 10. 5 10 15 20 25 30 35 Les premier et second points 11 et 12 sont de préférence situés à l'avant ou à l'arrière du contenant 10 relativement au sens de déplacement normal de l'engin mobile, et la première direction 15 est de préférence sensiblement verticale quand l'engin mobile est à l'horizontale. Cette disposition des premier et second points et de la première direction permet d'accroître la précision de la mesure. En effet, le contenant 10, qui est solidaire du véhicule, adopte la même inclinaison que celui-ci. Comme le montre la figure 1b, la surface libre du liquide reste toujours sensiblement horizontale, ce qui veut dire qu'une partie du liquide va se déplacer dans le contenant 10 en fonction de l'inclinaison du véhicule. Si les premier et second points 11 et 12 sont situés à l'arrière du contenant 10, la hauteur de liquide suivant la première direction 15 sera plus grande quand le véhicule est sur une pente montante suivant le sens de déplacement normal du véhicule que quand le véhicule est à l'horizontale. Au contraire, quand le véhicule est sur une pente descendante suivant le sens de déplacement normal du véhicule, cette hauteur sera plus faible que quand le véhicule est à l'horizontale. On comprend donc bien qu'une relation biunivoque existe, pour une quantité de liquide dans le contenant 10 donnée, entre la hauteur de liquide relativement à un niveau de référence et l'inclinaison du véhicule. Cette relation est différente suivant la quantité de liquide dans le contenant 10. Cet aspect est pris en compte en adaptant la relation biunivoque utilisée pour déterminer l'inclinaison du véhicule en fonction une hauteur de liquide de référence href mémorisée, de préférence la dernière. Les moyens de traitement du signal 30 disposent donc en mémoire d'une série de relations biunivoques correspondant chacune à une hauteur de liquide différente. Ces relations sont prédéterminées, par exemple par étalonnage du contenant 10 en usine, avant montage de ce contenant sur l'engin mobile. Les moyens de traitement du signal 30 comprennent également des moyens pour déterminer la hauteur moyenne hm de liquide 1 dans le contenant 10 suivant la première direction 15, par application d'un second filtre passe bas FPB2 au premier signal 41 produit par les moyens de mesure 20. Ce second filtre passe-bas FPB2 est caractérisé par une seconde constante de temps, relativement plus grande que la première constante de temps du premier filtre passe bas FPB1. Cette seconde constante de temps est supérieure à une minute, et est généralement de l'ordre de dix minutes. Le second filtre passe-bas FPB2 élimine les variations du premier signal 41 relativement plus rapide que la seconde constante de temps, en réalisant par exemple une moyenne glissante du premier signal 41 sur une période égale à la seconde constante de temps. Cette hauteur moyenne hm est ensuite utilisée pour signaler la nécessité d'opérations de maintenance sur certains organes du véhicule, comme par exemple l'ajout de liquide dans le contenant 10. Il ressort donc clairement de la description cidessus qu'on obtient deux informations distinctes, le niveau de liquide dans le contenant, qui est l'image du signal hm, et l'inclinaison de l'engin mobile, à l'aide des mêmes moyens de mesure 20, mesurant une seule grandeur qui est la hauteur de liquide suivant la première direction 15. Les moyens de traitement du signal 30 comprennent également des moyens pour déterminer la hauteur de liquide 1 de référence hréf dans le contenant 10 suivant la première direction 15, par application d'un troisième filtre passe bas FPB3 au premier signal 41 produit par les moyens de mesure 20. Comme le montrent les figures la et lb, les moyens de mesure 20 de la hauteur de liquide comprennent un organe 21 plongeant dans le liquide 1 et s'étendant au moins en partie suivant la première direction 15, et un dispositif convertisseur 23. L'organe plongeant 21 présente une résistance électrique variable en fonction de la proportion de cet organe qui est immergée dans le liquide. Le dispositif convertisseur 23 produit le premier signal 41, la tension de ce signal étant proportionnelle à la résistance de l'organe plongeant. Ce dispositif convertisseur 23 est par exemple un générateur de courant ou un pont de diode. L'organe plongeant 21 est entouré d'un tube tranquilisateur 22 d'axe s'étendant au moins partiellement suivant la première direction 15, protégeant l'organe plongeant des projections de liquide et des émulsions, et permettant d'obtenir un niveau de liquide stable, non perturbé par exemple les mouvements des pignons dans l'huile de boîte, autour de l'organe plongeant 21. L'organe plongeant 21 peut être solidaire de la partie supérieure 14 du contenant 10, une extrémité libre 211 de cet organe baignant alors dans le liquide 1. L'organe plongeant 21 peut également être solidaire de la partie inférieure 13 du contenant 10, l'extrémité libre 211 de cet organe ne baignant alors pas dans le liquide 1 mais dépassant au dessus de la surface libre du liquide. L'organe plongeant 21 peut être droit ou coudé. La figure 3 illustre l'application du dispositif décrit ci-dessus à un véhicule automobile à boîte de vitesses manuelle pilotée 55 à train de pignons, le véhicule comprenant un moteur thermique 56 entraînant les trains de pignons de la boîte de vitesses 55, un embrayage 51 accouplant en rotation le moteur thermique 56 et les trains de pignons de la boîte de vitesses 55, un actionneur d'embrayage 52, un actionneur de passage de vitesses 54 et des moyens de contrôle 53 des actionneurs d'embrayage et de passage de vitesses 52 et 54. Dans cette application, le contenant 10 est la boîte de vitesses et le liquide 1 est l'huile de boîte. Les moyens de contrôle 53 déterminent les consignes de rampage et de vitesse de ré-embrayage appliquées à l'actionneur d'embrayage 52 en prenant en compte l'inclinaison du véhicule déterminée par les moyens de traitement du signal 30. Les moyens de contrôle 53 collectent également d' 'autres informations, telles que le régime moteur, le couple moteur, la vitesse du véhicule, la position de la pédale d'embrayage, la position de la pédale d'accélération traduisant la volonté du conducteur, la position de la boîte et le niveau et la température de l'huile de boîte. Le régime moteur, la position de la pédale d'embrayage et la volonté du conducteur sont utilisées pour déterminer si le véhicule est en phase de décollage. L'inclinaison du véhicule, confirmée par la variation du régime moteur, est utilisée dans cette phase de décollage pour la gestion du rampage, c'est-à-dire du couple transmis par le moteur aux roues quand le conducteur ne sollicite pas la pédale d'accélération. Ce rampage est génant si le véhicule se déplace sur une pente descendante, car il rend les man#uvres délicates. Il est donc maintenu à zéro dans ce cas par les moyens de contrôle 53. En revanche, ce rampage est utile pour le conducteur si le véhicule se déplace sur une pente montante. Les moyens de contrôle 53 vont alors dans ce cas contrôler ce rampage de façon à ce que le conducteur puisse man#uvrer le véhicule sans avoir à solliciter continuellement la pédale d'accélération pour maintenir le véhicule en position ou pour le faire avancer à petite vitesse pendant qu'il tourne le volant. Le conducteur peut donc se concentrer sur la direction, et l'usure prématurée de l'embrayage est évitée. REVENDICATIONS 1. Dispositif mettant en jeu un liquide (1), tel qu'une boîte de vitesses ou un circuit de traitement d'un fluide, ce dispositif étant embarqué à bord d'un engin mobile, et comprenant un contenant (10) solidaire de l'engin mobile et partiellement rempli par le liquide (1), des moyens de mesure (20) de la hauteur de liquide (1) dans le contenant (10) suivant une première direction (15) et produisant un premier signal (41) fonction de cette hauteur de liquide, et des moyens de traitement (30) du dit signal, le contenant (10) étant rempli de liquide (1) à un instant initial (Ti) jusqu'à une hauteur initiale (hi) suivant la première direction (15), la hauteur de liquide (1) variant ensuite autour de cette hauteur initiale (hi), la première direction (15) s'étendant entre des premier et second points (11,12) du contenant (10) respectivement immergé et non immergé dans le liquide (1) à l'instant initial (Ti), caractérisé en ce que les moyens de traitement du signal (30) comprennent des moyens pour mémoriser des hauteurs de liquide de référence (hréf) mesurés par les moyens de mesure (20) à des instants de référence (Tréf) suivants l'instant initial (Ti), et pour déterminer à chaque instant l'inclinaison de l'engin mobile par rapport à l'horizontale exclusivement en fonction du premier signal (41) produit par les moyens de mesure (20) et d'une hauteur de référence (hréf) mémorisée. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de traitement du signal (30) comprennent des moyens pour produire à partir du premier signal (41) un deuxième signal (42) fonction de la différence entre la hauteur de liquide (1) mesurée par les moyens de mesure (20) et une hauteur de référence (hréf) mémorisée, pour produire un troisième signal (43) en appliquant un premier filtre passe-bas (FPB1) à ce deuxième signal (42), et pour déterminer l'inclinaison de l'engin mobile par rapport à l'horizontale en fonction de ce troisième signal (43) . 3. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé en ce que les moyens de traitement du signal (30) comprennent des moyens pour déterminer l'inclinaison de l'engin par rapport à l'horizontale par l'application d'une relation de correspondance biunivoque entre le troisième signal (43) et l'inclinaison de l'engin, cette dite relation de correspondance étant prédéterminée et mémorisée par les moyens de traitement du signal (30). 4. Dispositif suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la dite relation de correspondance biunivoque est paramétrée en fonction de la hauteur de référence (hréf). 5. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que les premier et second points (11,12) sont situés à l'avant ou à l'arrière du contenant (10) relativement au sens de déplacement normal de l'engin mobile. 6. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la première direction (15) est sensiblement verticale quand l'engin mobile est à l'horizontale. 7. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que les moyens de mesure (20) de la hauteur de liquide (1) comprennent un organe (21) plongeant dans le liquide (1) et s'étendant au moins en partie suivant la première direction (15), ces moyens de mesure (20) étant du type présentant une résistance électrique variable en fonction de la proportion de l'organe plongeant (21) qui est immergée dans le liquide (1) . 8. Dispositif suivant la revendication 7, caractérisé en ce que l'organe plongeant (21) est entouré d'un tube tranquilisateur (22) d'axe s'étendant au moins partiellement suivant la première direction (15). 9. Application du dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8 à un véhicule automobile, le contenant (10) étant la boîte de vitesses et le liquide (1) étant l'huile de boîte. 10. Application du dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 8 à un véhicule automobile à boîte de vitesses manuelle pilotée comprenant un embrayage (51), un actionneur d'embrayage (52) et des moyens de contrôle (53) de l'actionneur d'embrayage (52), le contenant (10) étant la boîte de vitesses et le liquide (1) étant l'huile de boîte, les dits moyens de contrôle (53) déterminant les consignes de rampage et de vitesse de ré-embrayage appliquées à l'actionneur d'embrayage (52) en prenant en compte l'inclinaison du véhicule déterminée par les moyens de traitement du signal (30) .