Brevet FR2904395A1 — publié le 20080201

Procédé de détermination de l'état de point mort d'une boîte de vitesses de véhicule automobile L'invention concerne un procédé de détermination de l'état d'une boîte de vitesses de véhicule automobile manuelle ou pilotée. Elle vise à améliorer la précision de la détermination d'un état de la boîte de vitesses, cet état pouvant notamment être le point mort, le fait qu'une vitesse est engagée ou encore un état transitoire. Dans le cas des véhicules fonctionnant en mode Stop and Sart connu également sous l'acronyme STT, la détermination précise de l'état de point mort de la boîte de vitesses est essentielle. Selon ce mode STT, lorsque le véhicule s'arrête, par exemple à un feu rouge, son moteur s'arrête automatiquement. Lorsque le conducteur actionne à nouveau la pédale d'accélérateur, ou relâche la pédale de frein, après passage du feu au vert, le moteur est automatiquement remis en route pour permettre le redémarrage du véhicule. Avant la remise en route automatique du moteur, il importe de déterminer avec certitude si la boîte de vitesses est au point mort ou non. En effet, la remise en marche du moteur alors qu'une vitesse est engagée se traduit par un redémarrage brutal du véhicule voire un calage du moteur. Ainsi, une incertitude quant à l'état de la boîte de vitesses a des conséquences importantes, puisqu'elle peut se traduire par un déplacement du véhicule non souhaité par l'utilisateur, et donc par une perte de contrôle du véhicule. D'autre part, compte tenu des dispersions dimensionnelles importantes des systèmes de commande de boîte de vitesses connus, la détermination de l'état de la boîte de vitesses reste difficile à établir avec certitude. 2904395 2 Pour illustrer ces dispersions dimensionnelles, on a représenté dans la figure 1 une grille de commande correspondant par exemple au guidage d'un levier de changement de vitesses d'une boîte de vitesses à commande 5 manuelle à cinq rapports repérés par 1 à 5 et une marche arrière repérée par R. Cette grille de commande comprend une zone centrale, repérée par 7, et pour laquelle la détection du levier de vitesses dans cette zone centrale correspond de 10 façon certaine à un état de point mort de la boîte de vitesses. Lorsque le levier occupe une position située dans une zone périphérique repérée par 8, la boîte de état de vitesse d'identifier l'état de point mort de façon simple et précise. 25 A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de détermination de l'état d'une boîte de vitesses de véhicule, notamment automobile, depuis une unité de gestion, dans lequel on utilise un indexeur à bille pourvu d'un capteur de la position de la bille couplé à 30 l'unité de gestion, cette bille étant maintenue par un ressort en appui sur une came liée à un arbre de commande, cette came comprenant un siège d'indexation au point mort dans lequel la bille s'engage lorsque la came occupe une position angulaire correspondant au point 35 mort, et dans lequel l'état de point mort est détecté par l'unité de gestion sur identification du fait que la bille occupe une position correspondant à son engagement 15 20 vitesses est de façon certaine dans un engagée. Mais dans le cas intermédiaire 9, située périphérique, alors, il un rapport est engagé ou non, durant lequel un rapport est en Le but de l'invention inconvénient en proposant est simplement dans un état entre n'est où le levier est dans une zone la zone centrale et la zone pas possible de conclure si ou si la boîte de vitesses transitoire, c'est-à-dire train d'être enclenché. est de remédier à cet un procédé permettant 2904395 3 dans le siège d'indexation au point mort tout en étant immobile. L'invention concerne également un procédé tel que défini ci-dessus, dans lequel la détermination de 5 l'immobilité de la bille est effectuée dans l'unité de gestion en comparant les signaux issus du capteur de position à deux instants consécutifs. L'invention concerne également un procédé tel que défini ci-dessus, dans lequel l'état de vitesse engagée 10 est détecté par l'unité de gestion sur identification du fait que la bille occupe une position correspondant à son engagement dans un siège ayant une profondeur différant de la profondeur du siège d'indexation au point mort tout en étant immobile. 15 L'invention concerne également un procédé tel que défini ci-dessus, dans lequel un état transitoire de la boîte de vitesses est identifié lorsque la bille est non immobile. L'invention concerne également un procédé tel que 20 défini ci-dessus, dans lequel on utilise un indexeur à bille d'un arbre de commande de la boîte de vitesses situé dans le carter de la boîte de vitesses. L'invention concerne également un procédé tel que défini ci-dessus, dans lequel on utilise un indexeur 25 situé entre un organe de commande de la boîte de vitesses et la boîte de vitesses, tel qu'un levier de changement de rapport, et le carter de boîte de vitesses. L'invention sera maintenant décrite plus en détail, et en référence aux figures annexées. 30 La figure 1 est une représentation schématique d'une grille de guidage d'un levier de commande d'une boîte de vitesses montrant notamment les zones d'incertitude de l'état de la boîte de vitesses ; La figure 2 est une représentation schématique 35 d'une boîte de vitesses comprenant une came rotative coopérant avec un indexeur à bille et dans laquelle est mis en œuvre le procédé selon l'invention ; 2904395 4 La figure 3 est une représentation schématique de la trajectoire de la bille de l'indexeur de la figure 2 par rapport à la surface de la came ; La figure 4 est un organigramme représentatif du 5 procédé selon l'invention. Dans la figure 2, on a représenté schématiquement une boîte de vitesses 11 en coupe, comprenant un carter 12 entourant différents éléments mobiles ; ces éléments comprenant un arbre de commande 13 rigidement et un doigt 10 de changement de rapport 14 rigidement solidaire de cet arbre. Le doigt 14 a son extrémité engagée dans une échancrure correspondante d'un actionneur 16 mobile en translation pour provoquer l'engagement ou le 15 désengagement d'un rapport sur déplacement de ce doigt. Sur rotation de l'arbre de commande 13, le déplacement de l'actionneur 16 provoque le crabotage ou le décrabotage d'un synchroniseur non représenté. L'arbre de commande 13 porte également une came 17, 20 rigidement liée à cet arbre 13 par une clavette (goupille ?)18 traversant l'arbre et la came. Cette came comprend une surface de guidage repérée par 19, dédiée à l'indexation de la position angulaire de l'arbre 13. Cette boîte de vitesses comprend également un 25 indexeur à billes 21, incluant un fourreau 22 rigidement fixé au carter, et un coulisseau 23 monté mobile en translation dans ce fourreau. Le coulisseau 23 présente une extrémité externe 24 dépassant du fourreau 22 et portant une bille d'indexation 26, un ressort de 30 compression 27 étant interposé entre le fond du fourreau 22 et le coulisseau 23. Le coulisseau 23, et donc la bille 26 qu'il porte, sont mobiles en translation selon un axe repéré par Oy qui intercepte l'axe de l'arbre 13 tout en étant 35 perpendiculaire à celui-ci. L'indexeur 21 est situé de manière à maintenir la bille 26 en appui sur la surface 19 de la came grâce au ressort 27. 2904395 5 La surface 19 de la came 17 comprend un siège 28 d'indexation au point mort. Dans la figure 2 qui correspond à un cas où l'arbre 13 occupe une position angulaire correspondant au point mort, la bille 26 est 5 engagée dans ce siège 28 d'indexation au point mort. Cette surface 19 comprend également deux autres sièges, repérés par 29 et 31, et situés de part et d'autre du siège 28 d'indexation au point mort. Lorsque l'arbre 13 occupe une position angulaire telle que la 10 bille 26 est engagée dans le siège 29 ou 31, cela correspond à une situation dans laquelle un rapport de la boîte de vitesses est engagé. Les trois sièges 28, 29 et 31 qui sont représentés en coupe, ont par exemple des formes de calottes 15 hémisphériques et, comme visible sur la figure 2, le siège 28 correspondant à l'indexation au point mort est moins profond que les deux autres sièges 29 et 31. En conséquence, la position de la bille 26 diffère selon qu'un rapport est engagé ou que la boîte de 20 vitesses est au point mort, cette bille étant plus fortement sortie du fourreau 22 lorsqu'un rapport est engagé que lorsque la boîte de vitesses est au point mort. Dans la surface 19, une première bordure 32 en 25 relief sépare le siège 28 du siège 29, et une seconde bordure 33 en relief sépare le siège 28 du siège 31. Lors du passage du point mort à l'engagement d'un rapport ou inversement, la bille 26 parcourt la surface 19 en passant par une situation dans laquelle elle est en appui 30 soit sur la bordure 32 soit sur la bordure 33 selon le mouvement correspondant de l'arbre 13. L'indexeur 21 est équipé d'un capteur de position 34 délivrant un signal représentatif de la position du coulisseau 23 par rapport au fourreau 22, c'est-à-dire 35 représentatif de la position de la bille 26. Ce capteur 34 délivre par exemple un signal proportionnel à la position de la bille le long l'axe Oy, 2904395 6 ce signal ayant par exemple une valeur d'autant plus importante que la bille 26 est rentrée dans le fourreau. Ce signal a par conséquent une valeur d'autant plus faible que la bille est engagée dans un siège profond. 5 Ce capteur 34 est relié à une unité de gestion de la boîte de vitesses dans laquelle est effectuée la détection de l'état de cette boîte de vitesses. Dans la figure 3, on a représenté, dans une vue développée, la surface 19 et la bille 26 ainsi que la 10 trajectoire T du centre de la bille par rapport à la surface 19 lorsque l'arbre 13 est déplacé en rotation. Lorsque la bille est engagée dans le siège 28 d'indexation au point mort, c'est-à-dire lorsque la boîte de vitesses est au point mort, le centre de la bille 26 15 est à une position y valant yl le long de l'axe Oy, et correspondant à un signal issu du capteur 34 ayant une valeur médiane. Le centre de la bille 28 occupe une position maximale le long de l'axe Oy, notée y=y2 lorsque cette 20 bille est en appui sur la bordure 32 ou 33, ce qui correspond à un signal issu du capteur 34 ayant une valeur basse. Ceci se produit en particulier lorsque l'arbre 13 est manœuvré pour passer du point mort à l'engagement d'un rapport ou inversement. 25 Lorsque la bille 26 est engagée dans l'un des sièges 29 ou 31 correspondant à l'engagement d'un rapport, ces sièges ayant une profondeur supérieure à celle du sièges 28, alors la position y de la bille est la plus basse le long de l'axe Oy. Cette position est 30 inférieure à la valeur yl, et elle correspond à un signal du capteur 34 ayant une valeur haute. Avantageusement, l'unité de gestion comprend des moyens de calcul et de mémorisation, de telle manière que les valeurs de position yl et y2 peuvent être mémorisées 35 dans une phase d'apprentissage, ce qui permet encore d'améliorer sa précision en s'affranchissant des 2904395 7 dispersions de fabrication au niveau de la came et de 1'indexeur. L'unité de gestion identifie les états de la boîte de vitesses conformément à l'algorithme représenté par le 5 organigramme de la figure 4, en prenant en compte conjointement l'aspect statique et l'aspect dynamique de la position de la bille 26. Comme visible dans la figure 3, en fonctionnement, il existe trois situations pour lesquelles la bille 26 10 occupe une position y=yl : une situation stable, lorsqu'elle est engagée dans le siège 28 ; et une situation instable qui correspond à une phase intermédiaire lorsqu'elle passe du siège 28 au siège 29 ou bien du siège 28 au siège 31. 15 Lorsque la bille occupe une position y=yl, alors qu'elle est dans une phase intermédiaire de passage d'un siège à un autre, de sorte que l'arbre 13 n'occupe alors pas une position angulaire de point mort, cette situation peut aisément être identifiée par le fait que la vitesse 20 dy/dt de cette bille 26 est alors non nulle. Ainsi, partant du bloc DEBUT de la figure 4, l'identification de l'état de la boîte de vitesses consiste à déterminer, à partir des informations issues du capteur si les conditions y=yl et dy/dt=O (i) sont 25 remplies pour identifier un état de point mort. Lorsque la boîte de vitesses est identifiée comme étant au point mort, l'unité de gestion surveille la valeur y pour retourner au bloc DEBUT dès que la condition y=y2 est remplie par y. 30 Dans le cas où les conditions y=yl et dy/dt=O ne sont pas remplies, l'unité de commande vérifie si la condition yl yl est vérifiée par y. Cet algorithme permet d'identifier précisément les phases transitoires grâce à la prise en compte en combinaison, de la position y de la bille 26 et de sa 10 vitesses dy/dt à l'instant où est effectuée l'évaluation de l'état. En ce qui concerne l'évaluation la vitesse dy/dt de la bille 26, elle peut être effectuée dans l'unité de gestion en comparant les positions de la bille 26 à deux 15 instants consécutifs, pour conclure que la vitesse dy/dt est nulle si ces positions sont identiques, et non nulle sinon. Dans l'exemple illustré sur les figures, l'indexeur à bille est celui de l'arbre de commande 13 qui est situé 20 dans la boîte de vitesses, ce qui permet de diminuer les conséquences des dispersions de fabrication sur l'évaluation. En effet, cet arbre 13 est cinématiquement très proche des synchroniseurs, de sorte que sa position 25 angulaire reflète fidèlement l'état craboté, transitoire, ou non craboté de ceux-ci. Ainsi, seules les dispersions de la surface 19 de la came rotative sont susceptibles de jouer sur la précision de l'évaluation. Mais l'invention peut aussi consister à utiliser un 30 autre billage non nécessairement situé dans la boîte de vitesses, mais relativement proche de celle-ci de manière à être influencé le moins possible par les dispersions de fabrication de la chaîne cinématique de commande de la boîte de vitesses. Ceci permet en particulier 35 d'implémenter à moindre coût le procédé selon l'invention dans un dispositif de commande existant, sans qu'il soit REVENDICATIONS 1. Procédé de détermination de l'état d'une boîte de vitesses de véhicule, notamment automobile, depuis une unité de gestion, dans lequel on utilise un indexeur à bille (22) pourvu d'un capteur (34) de la position de la bille (26) couplé à l'unité de gestion, cette bille (26) étant maintenue par un ressort (27) en appui sur une came (17) liée à un arbre de commande (13), cette came (17) comprenant un siège (28) d'indexation au point mort dans lequel la bille (26) s'engage lorsque la came (27) occupe une position angulaire correspondant au point mort, et dans lequel l'état de point mort est détecté par l'unité de gestion sur identification du fait que la bille (26) occupe une position (yl) correspondant à son engagement dans le siège (28) d'indexation au point mort tout en étant immobile. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel la détermination de l'immobilité de la bille (26) est effectuée en comparant depuis l'unité de gestion les signaux issus du capteur (34) de position à deux instants consécutifs. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 à 2, dans lequel l'état de vitesse engagée est détecté par l'unité de gestion sur identification du fait que la bille (26) occupe une position (yl) correspondant à son engagement dans un siège (29, 31) ayant une profondeur différant de la profondeur du siège (28) d'indexation au point mort tout en étant immobile. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, dans lequel un état transitoire de la boîte de vitesses est identifié lorsque la bille (26) est non immobile. 5. Procédé selon la revendication 1 ou 4, dans lequel on utilise un indexeur à bille (22) d'un arbre de commande (13) de la boîte de vitesses situé dans le carter (22) de la boîte de vitesses. 2904395 11 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel on utilise un indexeur situé entre un organe de commande de la boîte de vitesses et la boîte de vitesses, tel qu'un levier de changement de rapport, et 5 le carter de boîte de vitesses.