Brevet FR2902853A1 — publié le 20071228

Système de détection d'une position prédéfinie d'une boîte de vitesses La présente invention concerne un système de détection d'une position prédéfinie d'une boîte de vitesses d'un véhicule. L'invention est notamment utilisée afin de détecter une position correspondant au point mort mécanique dans le cadre d'un système de sécurité pour un véhicule utilisant un système de démarrage électronique. Les dernières générations de véhicules utilisent des systèmes de démarrage du moteur par bouton poussoir au lieu de la traditionnelle rotation de la clef de contact. Ces systèmes de démarrage utilisent le lancement 1 o d'une séquence électronique nécessitant la mise en place d'un système de sécurité garantissant qu'aucun rapport de vitesse ne soit engagé au moment où le conducteur presse le bouton de démarrage. Ce système de sécurité est réalisé par la détection de la position du point mort du levier sur la boîte de vitesses. 15 En effet, il apparaît dans le fonctionnement d'une boîte de vitesses, qu'un déplacement même partiel du levier de vitesses vers un rapport peut entraîner un déplacement franc ou partiel du véhicule. Ce déplacement, non souhaité par le conducteur du véhicule, peut être cause d'accident, il est donc à proscrire. 20 Les boîtes de vitesses automatiques ou pilotées intègrent cette information dans leur système de gestion électronique. Par contre les boîtes de vitesses manuelles ne possèdent pas de système générant cette information. On a déjà mis en oeuvre plusieurs systèmes de détection de la 25 position d'un rapport ou d'un point mort dans une boîte de vitesses : Un premier système utilise une came montée sur un arbre de sélection de la boîte de vitesses et un capteur électromagnétique fixe. Ce système présente l'inconvénient d'être fortement dispersif notamment du fait de la dispersion de commutation et de la dispersion géométrique liée à 30 l'implantation des différentes pièces. II en découle une mauvaise précision sur la détection de la position d'un rapport ou du point mort de la boîte de vitesses. Un second système utilise un capteur électrique à effet Hall. Ce dernier est plus précis mais présente encore des dispersions liées au champ magnétique ainsi que des dispersions liées à la géométrie de l'implantation des différentes pièces formant le système. L'invention a pour but d'améliorer la précision de la détection d'une position prédéfinie d'une boîte de vitesses et notamment la position du point mort. A cet effet, l'invention a pour objet un système de détection d'une position prédéfinie d'une boîte de vitesses comportant une cible et un capteur, caractérisé en ce qu'un contact mécanique et électrique est établi entre la cible et le capteur uniquement lorsque la position prédéfinie est atteinte. Le contact mécanique et le contact électrique sont établis en un même point. La position de la cible est située à l'intérieur d'un intervalle de tolérance. Le capteur comporte des moyens de déplacement pour assurer le contact avec la cible quelle que soit la position de la cible dans l'intervalle de tolérance lorsque la position prédéfinie est atteinte. Les variations de la position de la cible suivent avantageusement une dispersion axiale. Cette disposition facilite la réalisation du système en permettant l'élargissement d'intervalles de tolérances, comme par exemple, celui de la position de la cible. La boîte de vitesses comporte un arbre de sélection de rapport mobile par rapport à une partie fixe de la boîte de vitesses. Dans une disposition avantageuse, la cible est solidaire de l'arbre de sélection et le capteur est solidaire de la partie fixe. L'arbre de sélection est mobile en rotation autour d'un premier axe de l'arbre de sélection ou en translation le long du premier axe. Pour assurer le contact entre le capteur et la cible, le capteur peut se déplacer selon un second axe distinct de l'axe de l'arbre de sélection et non parallèle à l'axe de l'arbre de sélection. Les moyens de déplacement du capteur comportent avantageusement des moyens élastiques poussant le capteur selon le second axe. Le système possède, en outre, des moyens de détection de l'existence du contact électrique. La position prédéfinie peut être, par exemple, un point mort de la boîte de vitesses. L'invention a notamment pour principaux avantages de fournir une détection précise de la position prédéfinie et de générer très peu d'efforts parasites. Elle a également pour avantage d'être simple à mettre en oeuvre. 10 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'aide de la description qui suit, faite en regard des dessins annexés qui représentent : • la figure 1 : un système de détection de position mettant en oeuvre l'invention ; 15 • la figure 2 : le système selon l'invention in situ dans une boîte de vitesses ; • la figure 3a : le système dans la position correspondant à la position prédéfinie ; • la figure 313 : le système dans une position autre que celle de la 20 figure 3a ; et • la figure 4 : le système de détection de position en vue de dessus. La figure 1 représente un capteur 1 réalisant un contact électrique 25 et mécanique direct avec une cible 2. Le contact électrique et le contact mécanique entre le capteur 1 et la cible 2 s'établissent de manière simultanée et en un même point. La cible 2 suit les mouvements de déplacement d'un arbre de sélection 3 d'une boîte de vitesses 20 en partie représentée sur la figure 1. Les déplacements de l'arbre de sélection 3 30 peuvent être des mouvements de rotation ou de translation. La cible 2, suivant ces mouvements, peut se trouver ou non en contact avec le capteur 1. Un câble 4 de liaison permet de fixer le potentiel de la cible 2 par exemple à la masse du véhicule dans lequel la boîte de vitesses 20 est embarquée. Le câble 4 relie un support 5 de la cible 2 et une partie fixe 6 de la boîte de 35 vitesses. Le support 5 appartient à l'arbre de sélection 3. Le câble 4 est par5 la suite appelé câble de mise à la masse. Lorsque la cible 2 est en contact mécanique avec le capteur 1, un contact électrique est également établi au même point. Ce contact électrique entraîne une mise à la masse du capteur 1. Cette mise à la masse du capteur 1 est détectée par des moyens de détection, non représentés sur la figure, qui communiquent avec le capteur par l'intermédiaire d'un câble 7. La position détectée est la position de la cible 2 lorsqu'elle est en contact avec le capteur 1. L'emplacement du capteur 1 est donc déterminé par la position prédéfinie devant être détectée. io La position prédéfinie de la cible 2 correspond donc à une position déterminée de l'arbre de sélection 3 de la boîte de vitesses. Cette position de l'arbre de sélection 3 correspond elle-même à un rapport engagé de la boîte de vitesses ou bien à l'absence de rapport engagé, autrement dit au point mort mécanique de la boîte de vitesses. 15 Lorsque la cible 2 n'est plus en contact avec le capteur 1, une rupture du contact électrique se produit et génère la détection du changement de position de la cible 2 par rapport au capteur 1. Dans l'exemple mis en oeuvre, la cible 2 est mobile par rapport à la boîte de vitesses et le capteur 1 est fixe. La fonction de détection peut 20 également être réalisée en utilisant un capteur mobile et une cible fixe. La figure 2 représente un écorché de la boîte de vitesses 20 permettant de représenter les principaux composants du système selon l'invention. Sur cette figure, se retrouvent les différents éléments du système 25 déjà décrits : la cible 2, le capteur 1 et le câble de mise à la masse 4, le câble 7 entre le capteur 1 et les moyens de détection. Le capteur 1 comporte un doigt métallique 21 et des moyens de déplacement 22 du doigt métallique 21. Le doigt métallique 21 et les moyens de déplacement 22, sont chargés d'assurer le contact entre le capteur 1 et la cible 2 lorsque la cible 2 est à la 30 position prédéfinie. Les moyens de déplacement 22 peuvent, par exemple, comporter des moyens élastiques représentés ici sous la forme d'un ressort portant également le repère 22. Le ressort 22 pousse le doigt métallique 21 en translation vers la cible 2 selon un axe 23. Le doigt métallique 21 et les moyens de déplacement 22 permettent d'assurer un contact quelle que soit 35 la position de la cible 2 à l'intérieur d'un intervalle de tolérance axial au doigt métallique. L'intervalle de tolérance est défini par les côtes de réalisation des différentes pièces mécaniques permettant le positionnement de la cible 1. Autrement dit, dans le système mis en oeuvre, le ressort 22 assure une course du doigt métallique 21 suffisante pour supprimer un jeu éventuel entre le capteur et la cible 2 quelles que soient les dispersions dans la position des différents composants du système. La course du doigt métallique 21 est réglée de manière à être par exemple sensiblement supérieure aux dispersions du système. Le ressort 22 est avantageusement faiblement taré afin de limiter la présence d'efforts supplémentaires à celui de la sélection 1 o des vitesses. Les figures 3a et 3b représentent deux des positions caractéristiques du système. La figure 3a représente la position prédéfinie correspondant par exemple à une position de point mort et la figure 3b une 15 position autre que celle de la figure 3a. Sur les deux figures 3a et 3b, les différents éléments entrant en jeu dans la détection de la position sont représentés : la cible 2, le capteur 1, l'arbre de sélection 3, le câble 7 entre le capteur 1 et les moyens de détection ainsi que le doigt métallique 21. Sur la figure 3a, le doigt métallique 21 est en contact avec la cible 2, celle-ci étant à 20 la position prédéfinie. Un axe x correspond à la position d'un axe 31 de l'arbre de sélection 3 lorsque celui-ci est à une position représentative du point mort par exemple. Un axe y correspond à un autre axe 30 de la cible 2 lorsque celle-ci est à la position prédéfinie. Dans l'exemple représenté, les axes x et y sont perpendiculaires. D'autres orientations des axes x et y sont 25 bien entendues possibles. La figure 3b représente le résultat d'un déplacement de la cible 2 qui se retrouve alors à une position différente de la position prédéfinie. Ce déplacement de la cible 2 peut être caractérisé par un angle a entre l'axe 30 de la cible 2 et l'axe y. Cet angle se retrouve aussi par exemple entre l'axe 31 de l'arbre de sélection 3 et l'axe x. On peut ainsi 30 définir un angle ar de déplacement de la cible 2 par rapport au capteur 1 au-delà duquel il y a rupture des contacts électrique et mécanique. Au-delà de cet angle ar la détection de la cible 2 n'est plus assurée par le capteur 1. La faible surface de contact nécessaire au capteur 1 afin de détecter la position de la cible 2 permet de détecter un déplacement minime 35 de la cible 2 correspondant par exemple à un angle ar de 2,5 degrés. La faible surface de contact permet donc d'assurer une grande précision du système afin de détecter tout engagement même partiel d'une vitesse dans le cas de la détection du point mort par exemple. De plus, cette faible surface de contact permet d'avoir un angle ar compris entre un angle am;n et un angle amax, avec am;n représentant un angle permettant d'obtenir une latitude suffisante au niveau du levier de vitesses afin de lui conserver une ergonomie de passage des vitesses suffisante et amax représentant un angle au-delà duquel la rotation de l'arbre de sélection 3 entraîne un déclenchement de synchroniseurs internes de la boite de vitesses 20, autrement dit un début d'enclenchement d'un rapport de la boite de vitesses 20. La figure 4 représente, en vue de dessus, l'ensemble du système comportant le capteur 1, le doigt métallique 21, la cible 2, le câble 7 reliant le capteur 1 avec les moyens de détection, ainsi que l'arbre de sélection 3 de la boîte de vitesses 20. L'exemple d'utilisation du système est la détection du point mort d'une boîte de vitesses 20 ; le point mort correspondant à une position particulière de l'arbre de sélection 3 de la boîte de vitesses 20. Le système selon l'invention peut éventuellement être utilisé afin de détecter un rapport de vitesse engagé, qui correspond alors à une autre position prédéfinie de l'arbre de sélection 3. On peut également utiliser le système pour détecter plusieurs positions de la boîte de vitesses 20. Dans ce cas on pourra mettre en oeuvre par exemple plusieurs capteurs 2 correspondant chacun à une des positions à détecter. Le système selon l'invention étant peu dispersif et proposant une faible surface de contact entre la cible 2 et le capteur 1, il assure une bonne précision pour la détection de la position prédéfinie. Cette précision permet avantageusement d'avoir une bonne ergonomie fonctionnelle du levier de vitesses. Elle permet également de déterminer un faible déplacement de l'arbre de sélection 3 afin, par exemple, de garantir un non-fonctionnement des synchroniseurs internes de la boîte de vitesses 20. Le système génère avantageusement très peu d'efforts parasites, ce qui permet de le mettre en oeuvre sans pour autant dégrader l'ergonomie de passage des rapports de la boîte de vitesses 20. Un autre avantage du système selon l'invention est d'être facile à 5 mettre en oeuvre en raison de la simplicité des composants utilisés. REVENDICATIONS 1. Système de détection d'une position prédéfinie d'une boîte de vitesses (20) comportant une cible (2) et un capteur (1), caractérisé en ce qu'un contact mécanique et électrique est établi entre la cible (2) et le capteur (1) uniquement lorsque la position prédéfinie est atteinte. 2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le contact mécanique et le contact électrique sont établis en un même point. 3. Système selon l'une des revendications précédentes, 1 o caractérisé en ce que la position de la cible (2) est située à l'intérieur d'un intervalle de tolérance et en ce que le capteur (1) comporte des moyens de déplacement pour assurer le contact avec la cible (2) quelle que soit la position de la cible dans l'intervalle de tolérance, lorsque la position prédéfinie est atteinte. 15 4. Système selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la boîte de vitesses (20) comporte un arbre de sélection de rapport (3), mobile par rapport à une partie fixe (6) de la boîte de vitesses (20), en ce que la cible (2) est solidaire de l'arbre de sélection (3) et 20 en ce que le capteur (1) est solidaire de la partie fixe (6). Système selon les revendications 3 et 4, caractérisé en ce que l'arbre de sélection (3) est mobile en rotation autour d'un premier axe de l'arbre de sélection (3) ou en translation le long du premier axe et en ce que 25 le capteur (1) peut se déplacer selon un second axe, distinct de l'axe de l'arbre de sélection (3) et non parallèle à l'axe de l'arbre de sélection (3). 6. Système selon les revendications 3 et 5, caractérisé en ce que les moyens de déplacement (22) du capteur (1) comportent des moyens 30 élastiques poussant le capteur (1) selon le second axe. 7. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens de détection de l'existence du contact électrique. 58. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la position prédéfinie est, un point mort de la boîte de vitesses (20).