Brevet FR2931934A1 — publié le 20091204

DISPOSITIF DE DETECTION DE POSITION D'UN MECANISME MOBILE COMPRENANT UN CAPTEUR ET UNE CIBLE La présente invention concerne un dispositif de détection de position d'un mécanisme mobile dans un carter qui peut contenir de l'huile, en particulier pour une commande interne de boîte de vitesses de véhicule automobile, comprenant un capteur de position pour déterminer des positions particulières de la commande. Les boîtes de vitesses manuelles des véhicules automobiles comportent un arbre primaire lié au moteur du véhicule par un embrayage, et au moins un arbre parallèle récepteur lié aux roues motrices du véhicule. Ces arbres peuvent être reliés entre eux par des couples de pignons formant chacun un engrenage transmettant le mouvement d'un arbre à l'autre suivant différents rapports de démultiplication, et correspondant respectivement à autant de rapports de vitesse. Un des pignons de chaque engrenage est solidaire d'un des arbres, l'autre pignon de l'engrenage monté libre en rotation sur l'autre arbre, peut être rendu solidaire de son arbre par le coulissement axial d'un manchon de synchronisation réalisant une synchronisation des vitesses par un dispositif de frottement, puis un crabotage assurant la solidarisation du pignon. Pour l'engagement des rapports de vitesse, un levier de vitesse manoeuvré par le conducteur réalise un mouvement de sélection pour sélectionner un des axes portant une fourchette de commande d'un manchon de synchronisation, puis un mouvement de passage pour engager un rapport de vitesse par un coulissement axial de cette fourchette. Une position particulière de la commande de boîte de vitesses correspond au point mort où aucun rapport de vitesse n'est engagé. Les véhicules récents peuvent comporter des systèmes de démarrage automatisé du moteur thermique, comprenant par exemple une commande de démarrage par bouton poussoir, ou un alternateur-démarreur qui arrête et remet automatiquement en marche le moteur lors d'un arrêt prolongé du véhicule (système Stop et Start � STT �). Ces systèmes de démarrage automatisé mettent en oeuvre une séquence pilotée par un calculateur électronique, qui lance un cycle de démarrage. Le lancement du cycle nécessite la présence d'un système de sécurité garantissant qu'aucun rapport de vitesse ne soit engagé au préalable, ni ne s'engage pendant son déroulement. Ce système de sécurité peut comprendre une détection de la position du point mort de la commande interne de la boîte de vitesses, cette détection 10 devant être particulièrement fiable. Suivant une disposition connue présentée notamment dans le document FR-A1-2902853, un capteur de position est fixé sur un carter de la boîte de vitesses, et une cible axiale métallique est fixée radialement sur un axe de commande réalisant des mouvements de translation ou de rotation, 15 pour effectuer une sélection ou un passage des rapports de vitesse. Suivant la position de l'axe de commande, la cible axiale peut s'aligner sur le capteur, en particulier dans une position de point mort, sa face avant d'extrémité axiale formant une cible qui est détectée par ce capteur. On obtient ainsi une information qui confirme une position bien définie 20 de l'axe de commande, et donc d'un état des rapports engagés. Dans le cas où on utilise un capteur comportant un aimant, par exemple un capteur à effet Hall mesurant une variation de champ magnétique lors des déplacements d'une cible en face de l'aimant, un inconvénient principal est que cet aimant peut récupérer de la limaille métallique générée par l'usure de 25 composants dans la boîte de vitesses et brassée par l'huile de lubrification, qui vient se coller dessus. Cette limaille métallique peut venir perturber le signal lu par le capteur, et induire des erreurs. De plus le fonctionnement du capteur est lié à la valeur de l'entrefer ou 30 distance entre la cible et le capteur, cette valeur dépendant des dispersions de fabrication des nombreuses pièces reliant ces deux composants. La présente invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients de la technique antérieure, et de proposer un moyen simple et efficace permettant de réduire les risques de perturbation du signal du capteur. Elle propose à cet effet un dispositif de détection de position d'un mécanisme mobile, comprenant un capteur et une cible disposant chacun d'une face avant, ces faces avant se déplaçant latéralement suivant un mouvement relatif pour venir s'aligner l'une sur l'autre avec interposition d'un jeu d'entrefer réduit, afin de détecter une position du mécanisme mobile, caractérisé en ce qu'une face avant d'un premier élément, la cible ou le capteur, comporte une surface sensiblement lisse formant une piste, tandis que la face avant du deuxième élément se trouve sur un patin se déplaçant latéralement en restant constamment en appui sur cette piste. Un avantage du dispositif de détection selon l'invention est que la face avant du patin restant en appui sur la piste de manière permanente, elle passera toujours devant la face avant du premier élément lié à la piste, en conservant une distance d'entrefer constante. Le dispositif de détection selon l'invention peut en outre comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles Avantageusement, la surface sensiblement lisse est portée par une piste comportant sur l'arrière un logement s'emboîtant sur l'avant du capteur. Avantageusement, le patin est pressé en permanence sur la surface de glissement par un ressort de charge. La cible peut comporter un axe de cible disposé sensiblement perpendiculairement à la piste, de guidage du patin en permettant un coulissement axial, ainsi que d'un ressort hélicoïdal de charge maintenant en permanence une charge sur ce patin dirigée vers la piste. Le patin peut être réalisé dans un matériau non magnétique, notamment une matière plastique, sa face avant recevant une pièce métallique formant la cible qui peut déboucher sur cette face avant, ou être noyée dans le matériau non magnétique. Selon une caractéristique de l'invention, le dispositif de détection de position comporte un capteur à effet Hall comprenant un aimant. Avantageusement, la cible est fixée sur une commande interne d'une boîte de vitesses d'un véhicule automobile, pour déterminer une position de point mort de cette boîte de vitesses. La piste peut comporter sur l'arrière un logement s'emboîtant sur l'avant du capteur qui est cylindrique, les formes intérieures du carter de la boîte de vitesses coopérant avec le contour externe de la cible pour l'empêcher de tourner autour de l'axe du capteur. La piste peut comporter une surface de glissement de forme cylindrique dont l'axe de révolution est centré sur un axe de passage de la boîte de vitesses, supportant la cible comprenant le patin qui décrit un arc de cercle lors de changements de vitesse. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après donnée à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 présente en perspective une commande interne d'une boîte de vitesses comprenant un dispositif de détection selon l'art antérieur ; - la figure 2 présente en vue de côté, le dispositif de détection selon l'art antérieur comprenant un capteur et une cible ; - la figure 3 présente en perspective un dispositif de détection selon l'invention, comprenant une piste liée au capteur, et une cible liée à un axe de passage ; - la figure 4 présente en perspective la piste vue en coupe suivant un plan passant par l'axe du capteur ; et - la figure 5 présente une implantation du dispositif de détection selon l'invention, dans un carter de boîte de vitesses. La figure 1 présente une commande interne 1 d'une boîte de vitesses comprenant un arbre primaire lié à un moteur par un embrayage, et un arbre secondaire disposé parallèlement et lié aux roues motrices du véhicules, ces arbres pouvant être reliés par différents rapports de vitesse formés par des engrenages engagés par des manchons de synchronisation. Un support 2 fixé à l'intérieur du carter de la boîte de vitesses, supporte l'ensemble du dispositif de commande interne. Un axe de passage 4 disposé verticalement, reçoit à son extrémité supérieure sortant de la boîte de vitesses, un bras de commande 6 comportant une rotule reliée au mouvement de passage du levier de changement de vitesse actionné par le conducteur. Pour la description de l'ensemble des figures, l'axe de passage 4 est considéré comme étant toujours disposé verticalement suivant la représentation de la figure 1, alors que dans le véhicule il pourrait avoir une autre inclinaison. Un axe de sélection 10 disposé horizontalement, reçoit à son extrémité extérieure sortant de la boîte de vitesses, un bras de commande 12 comportant une rotule reliée au mouvement de sélection du levier de changement de vitesse, et à son extrémité intérieure, un bras de sélection 14 faisant coulisser verticalement une clé d'interverrouillage contenant un doigt de passage 18 lié en rotation à l'axe de passage 4. Le doigt de passage 18 est ainsi mis successivement à la hauteur de moyens d'entraînement de différents axes 20 supportant des fourchettes 22 ainsi que leur noix de fourchette, ces noix étant superposées face au doigt de passage des vitesses. La clé d'interverrouillage comporte des formes qui après la sélection d'une noix de fourchette, empêchent un mouvement accidentel des autres noix par un pivotement du doigt de passage 18 qui serait mal positionné en hauteur, pour éviter un passage simultané de deux rapports. La commande de boîte 1 comporte un verrouillage à bille 24 lié au carter de boite de vitesse 70, comprenant une bille de positionnement du doigt de passage 18 dans des positions définies. La commande de boîte de vitesses comporte de plus un capteur de position 26. La figure 2 présente le doigt de passage 18 comprenant des surfaces inclinées 36 sur lesquelles presse la bille du dispositif de verrouillage 24, poussée par un ressort, pour maintenir en particulier la position de point mort. Le doigt de passage 18 comporte un bras incliné, au bout duquel se trouve une cible 30 formée d'un axe sensiblement cylindrique disposé radialement par rapport à l'axe de passage 4. Cette cible 30 décrit un mouvement longitudinal suivant l'axe de passage 4 lors des mouvements de sélection, et un mouvement angulaire centré sur cet axe de passage lors des mouvements de passage. Dans une position de point mort qui est maintenue par le verrouillage à bille 24, l'axe de la cible 30 est aligné sur l'axe de la partie cylindrique du capteur 26, sa face d'extrémité avant venant en face de celle du capteur, avec interposition d'un petit jeu d'entrefer. De préférence ce jeu d'entrefer est le plus faible possible pour apporter une plus grande sensibilité au capteur, et obtenir une information plus fiable. Le capteur 26 est à effet Hall, son extrémité avant comportant un aimant, il détecte sans contact et donc sans usure, la proximité de la face d'extrémité avant métallique de la cible 30 pour envoyer une information de position du doigt de passage 18 correspondant au point mort, à un calculateur électronique non représenté, et permettre d'effectuer certaines opérations comme par exemple le démarrage du moteur thermique. Pour réduire la valeur de l'entrefer, on peut réaliser un calage particulier de la position axiale du capteur. On peut notamment dans le cas d'un capteur 26 traversant le carter de la boîte de vitesses, après un mesure du jeu d'entrefer résultant, sélectionner une épaisseur de cale et l'interposer entre une face avant d'appui 34 du support du capteur, qui est perpendiculaire à l'axe, et une face extérieure du carter, pour ajuster cette valeur d'entrefer. Toutefois cette opération est relativement longue et coûteuse. Elle comporte aussi des risques d'erreurs lors du premier montage en usine, ou lors d'une intervention de maintenance. De plus, un problème qui se pose est que malgré généralement la présence d'un aimant sur le bouchon d'huile de la boîte de vitesses pour récupérer la limaille issue de l'usure des pièces internes de la boîte de vitesses, il peut rester une limaille fine en suspension ou en transition dans l'huile continuellement brassée lors du roulage, qui est projetée est vient se coller sur l'aimant du capteur 26. Cette limaille peut venir s'intercaler dans le jeu d'entrefer ce qui lors des mouvements de sélection ou de passage, d'une part crée un frottement par la limaille interposée, et d'autre part perturbe la valeur de l'entrefer et donc la mesure effectuée par le capteur 26. Les figures 3 et 4 présentent une piste 50 comportant une face lisse d'épaisseur mince, qui constitue une surface de glissement 54 de forme cylindrique dont l'axe de révolution est centré sur l'axe de passage 4. La surface de frottement 64 a une largeur réduite disposée suivant l'axe de révolution, et une longueur assez importante qui s'étend suivant un arc de cette forme cylindrique. La piste 50 comporte sur l'arrière de la surface de glissement 54 et centré sur elle, un logement cylindrique 52 disposé perpendiculairement à cette surface, qui s'emboîte sur la partie cylindrique correspondante formée par l'avant du capteur 26. La face avant du capteur 26 vient au fond du logement cylindrique 52 de la piste 50. La surface de glissement 54 comporte à cet endroit une épaisseur réduite, de manière à ce que la partie active de détection du capteur 26 constituée par sa face avant comportant un aimant, vienne au plus près de la surface de glissement 54, suivant une distance constante et bien définie constituée par cette épaisseur réduite. La cible 30 comporte un axe de cible 60 fixé radialement sur le doigt de passage 18 lié à l'axe de passage 4. Un ressort hélicoïdal de charge 58 entoure l'axe de cible 60 qui le guide, et vient en butée arrière sur le doigt de passage 18. La partie avant de l'axe de cible 60 reçoit un patin 64 réalisé par moulage d'une matière plastique, comportant un logement cylindrique arrière qui s'ajuste sur l'extrémité avant de cet axe tout en permettant un coulissement axial. Le patin 64 vient constamment en appui sur le ressort de charge 58, qui maintient une poussée axiale dirigée vers la surface de glissement 54. La face avant du patin 64 qui est lisse, comporte une légère courbure complémentaire de celle de la surface de glissement 54, cette face avant étant constamment maintenue en appui sur la surface de glissement par le ressort de charge 58. La face avant du patin 64 comprend dans son épaisseur une petite cavité centrée sur l'axe de cible 60, qui reçoit de manière ajustée une petite pièce métallique 56 formant une cible pour le capteur 26, dont la face avant se trouve sensiblement alignée avec celle du patin. La face avant de cette cible métallique 56 se trouve donc en permanence en contact avec la surface de glissement 54. Avantageusement, la piste 50 et le patin 64 sont réalisés par moulage 20 d'un polyamide qui constitue un matériau non magnétique comportant des bonnes qualités de glissement. Le fonctionnement du dispositif de détection est le suivant. La position de l'axe de cible 60 alignée sur le capteur 26, la cible métallique 56 se trouvant centrée sur la face avant du capteur, correspond au point mort de la 25 boîte de vitesses qui est ainsi détecté. Lors des mouvements de sélection ou de passage autour du point mort, la face avant du patin 64 vient glisser sur la surface de glissement 54, cette face, et donc la face avant de la cible métallique 56, restant en permanence en appui dessus sous l'effet du ressort de charge 58 qui compense des 30 dispersions de fabrication au montage, ou des jeux dus à l'usure. Les variations de distance axiale entre le capteur 26 et l'axe de détection 60, ne modifient pas l'entrefer qui reste constant et dépend seulement de la piste 50. On n'a pas besoin de prévoir pour obtenir un entrefer précis, de réglage particulier sur chaque boîte de vitesse. De plus de la limaille ne peut s'immiscer dans l'entrefer, les surfaces en regard restant constamment en appui l'une sur l'autre, le signal donné par le capteur 26 n'est pas perturbé. La figure 5 présente un carter 70 comprenant deux alésages parallèles recevant le verrouillage à bille 24 et le capteur 26. Les formes intérieures du carter 70 comportent des surfaces 72 qui reçoivent le contour externe de la piste 50, pour l'empêcher de tourner autour de l'axe du capteur 26. De cette manière le montage de la piste 50 est simple, il suffit d'emboîter le logement cylindrique arrière 52 de cette piste sur le capteur 26, qui est maintenue axialement par la pression du patin 64, et bloquée en rotation par les surfaces 72 du carter. D'une manière générale et dans le cadre de l'invention, les structures peuvent être inversée. On peut par exemple disposer la piste 50 sur l'axe de cible 60, et le patin 64 sur le capteur 26. L'aimant peut se trouver sur le capteur 26, ou sur la cible 60. Le capteur 26 peut être mobile et se déplacer devant une cible fixe. REVENDICATIONS1 ù Dispositif de détection de position d'un mécanisme mobile, comprenant un capteur (26) et une cible (30) disposant chacun d'une face avant, ces faces avant se déplaçant latéralement suivant un mouvement relatif pour venir s'aligner l'une sur l'autre avec interposition d'un jeu d'entrefer réduit, afin de détecter une position du mécanisme mobile, caractérisé en ce qu'une face avant d'un premier élément, la cible (30) ou le capteur (26), comporte une surface sensiblement lisse (54) formant une piste, tandis que la face avant du deuxième élément se trouve sur un patin (64) se déplaçant latéralement en restant constamment en appui sur cette piste. 2 ù Dispositif de détection de position selon la revendication 1, caractérisé en ce que la surface sensiblement lisse (54) est portée par une piste (50) comportant sur l'arrière un logement (52) s'emboîtant sur l'avant du capteur (26). 3 ù Dispositif de détection de position selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le patin (64) est pressé en permanence par un ressort de charge (58) sur la surface de glissement (54). 4 ù Dispositif de détection de position selon la revendication 3, caractérisé en ce que la cible comporte un axe de cible (60) disposé sensiblement perpendiculairement à la piste (50), de guidage du patin (64) en permettant un coulissement axial, ainsi que d'un ressort hélicoïdal de charge (58) maintenant en permanence une charge sur ce patin dirigée vers la piste. 5 ù Dispositif de détection de position selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le patin (64) est réalisé dans un matériau non magnétique, notamment une matière plastique, sa face avant recevant une pièce métallique (56) formant la cible qui peut déboucher sur cette face avant, ou être noyée dans le matériau non magnétique.6 ù Dispositif de détection de position selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte un capteur (26) à effet Hall comprenant un aimant. 7 ù Dispositif de détection de position selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la cible (30) est fixée sur une commande interne (18) d'une boîte de vitesses d'un véhicule automobile, pour déterminer une position de point mort de cette boîte de vitesses. 8 ù Dispositif de détection de position selon les revendications 2 et 7, caractérisé en ce que la que la piste (50) comporte sur l'arrière un logement (52) s'emboîtant sur l'avant du capteur (26) qui est cylindrique, les formes intérieures (72) du carter (70) de la boîte de vitesses coopérant avec le contour externe de la cible pour l'empêcher de tourner autour de l'axe du capteur. 9 ù Dispositif de détection de position selon l'une des revendications 7 ou 8, caractérisé en ce que la piste (50) comporte une surface de glissement (54) de forme cylindrique dont l'axe de révolution est centré sur un axe de passage (4) de la boîte de vitesses, supportant la cible (30) comprenant le patin (64) qui décrit un arc de cercle lors de changements de vitesse.