Brevet FR2980754A1 — publié le 20130405

DISPOSITIF DE COMMANDE DES CHANGEMENTS DE VITESSE D'UNE BOÎTE DE VITESSES MANUELLE DE VÉHICULE À ROUE LIBRE, PAR ADAPTATION DE LA VITESSE MOTEUR SUITE AU DÉPLACEMENT DU LEVIER DE VITESSE L'invention concerne les véhicules disposant d'une roue libre entre leur boîte de vitesses manuelle et leur(s) moteur(s), et plus précisément les dispositifs de commande qui sont chargés de commander les changements de vitesse de la boîte de vitesse manuelle au sein de tels véhicules. Comme le sait l'homme de l'art, certains véhicules, éventuellement de type automobile, comportent une architecture de traction (ou propulsion) qui est dite « à roue libre », de manière à pouvoir rouler par inertie, dans certaines phases de vie, sans être entraînés par leur(s) moteur(s). Les moyens qui permettent d'activer cette roue libre sont généralement placés entre la boîte de vitesses et le(s) moteur(s). Lorsque la boîte de vitesses est de type automatique, c'est un calculateur, en charge des changements de vitesse, qui décide à chaque instant de la vitesse qui doit être sélectionnée compte tenu des valeurs prises par certains paramètres du véhicule. Lorsque ce calculateur a décidé d'effectuer un changement de vitesse, montant ou descendant, il sait quelle vitesse moteur doit être instaurée pour qu'il n'y ait pas de choc sur la roue libre, avant que cette dernière ne soit verrouillée et que le couple moteur soit transmis à la boîte de vitesses par l'embrayage automatique. Par exemple, le calculateur peut décider de baisser la vitesse moteur pour qu'elle devienne inférieure ou égale à la vitesse d'entrée de boite de vitesses (sur l'arbre primaire (fonction de la nouvelle vitesse sélectionnée)). Le conducteur du véhicule n'intervient donc pas du tout. Lorsque la boîte de vitesses est de type manuel robotisé, le levier de vitesse, qui est actionné par le conducteur lorsqu'il veut changer de vitesse, est distinct de l'actionneur qui est chargé de procéder physiquement au changement de vitesse au sein de la boite de vitesses. Il est donc possible de créer un retard entre l'instant où le conducteur actionne le levier de vitesse pour sélectionner une nouvelle vitesse et l'instant où l'on ordonne à l'actionneur de changer de vitesse, afin d'avoir le temps de rendre compatible la vitesse moteur avec la nouvelle vitesse sélectionnée, pour pouvoir transmettre sans risque le couple moteur à la boîte de vitesses via l'embrayage automatique. Lorsque la boîte de vitesses est de type manuel, sans automatisme, il n'est a priori pas possible de prédire la nouvelle vitesse qui va être sélectionnée par le conducteur au moyen du levier de vitesse au moment où il commence à actionner ce dernier. Ce n'est en effet qu'à la fin de l'actionnement du levier de vitesse que l'on sait effectivement quelle nouvelle vitesse a été sélectionnée. Par conséquent, il arrive fréquemment que la vitesse moteur ne soit pas compatible avec la nouvelle vitesse sélectionnée au moment où le conducteur décide d'embrayer le moteur pour transmettre le couple moteur à la boîte de vitesses, ce qui peut entraîner une diminution sensible de la durée de vie de l'embrayage et de la boîte de vitesses. L'invention a donc notamment pour but d'améliorer la situation dans le cas d'un véhicule ayant une architecture à roue libre et à boîte de vitesses manuelle (sans automatisme). Elle propose notamment à cet effet un dispositif destiné à commander les changements de vitesse d'une boîte de vitesses manuelle, destinée à équiper un véhicule à moteur(s) à vitesse variable et comprenant un arbre primaire dont les vitesses peuvent être sélectionnées par un levier. Ce dispositif de commande se caractérise par le fait qu'il comprend : - des moyens de détection agencés pour générer soit un premier signal en cas de détection d'un début de déplacement du levier, soit un second signal représentatif d'une nouvelle vitesse de l'arbre primaire en cas de sélection de cette nouvelle vitesse avec le levier, et - des moyens de contrôle agencés pour provoquer le débrayage moteur en cas de réception d'un premier signal, puis, en cas de réception d'un second signal représentatif d'une nouvelle vitesse sélectionnée, pour provoquer une compatibilité de la vitesse moteur avec la nouvelle vitesse sélectionnée, et pour provoquer l'embrayage moteur une fois la compatibilité obtenue. On comprendra que grâce au dispositif de commande aucune nouvelle vitesse sélectionnée (montante ou descendante) ne peut être effectivement utilisée (ou enclenchée par embrayage moteur) tant que la vitesse moteur n'est pas effectivement devenue compatible avec la nouvelle vitesse sélectionnée, et donc chaque changement de vitesse peut se faire dans des conditions optimales pour la pérennité de la boîte de vitesses et de l'embrayage. Le dispositif de commande selon l'invention peut comporter d'autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment : - ses moyens de détection peuvent comprendre des moyens de contact logés partiellement dans un trou traversant d'une platine de guidage, adapté au passage d'un axe du levier, et propres à être contactés par cet axe en cas de déplacement du levier ; - les moyens de contact peuvent comprendre quatre billes séparées angulairement deux à deux de 90° ; - ses moyens de détection peuvent comprendre quatre circuits électroniques propres à être contactés respectivement par les billes et à générer soit un premier signal lorsqu'ils passent d'un premier état à un second état, soit un second signal lorsqu'ils passent du second état au premier état ; o le premier état peut correspondre à un état passant d'un circuit électronique, et le second état peut correspondre à un état non passant d'un circuit électronique. En variante, le premier état peut correspondre à un état non passant d'un circuit électronique, et le second état peut correspondre à un état passant d'un circuit électronique ; - ses moyens de contrôle peuvent être agencés pour adresser à un embrayage, associé au(x) moteur(s) et à la boîte de vitesses, soit un premier signal de commande destiné à ordonner son placement dans une position de débrayage en cas de réception d'un premier signal, soit un second signal de commande destiné à ordonner son placement dans une position d'embrayage en cas de réception d'un second signal ; - ses moyens de contrôle peuvent être agencés, en cas de réception d'un second signal représentatif d'une nouvelle vitesse sélectionnée, pour déterminer la différence entre la vitesse moteur et la nouvelle vitesse sélectionnée, et pour générer un signal d'instruction représentatif de cette différence à destination d'un module de contrôle du (des) moteur(s), de sorte qu'il provoque une variation de la vitesse moteur supérieure ou égale à cette différence. L'invention propose également un véhicule, éventuellement de type automobile, et comprenant au moins un moteur, une boîte de vitesse manuelle et un dispositif de commande du type de celui présenté ci-avant. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés, sur lesquels: la figure 1 illustre schématiquement et fonctionnellement une boîte de vitesses manuelle d'un véhicule de type hybride, couplée à un levier de commande et à un embrayage, propre à être couplé à un moteur thermique et/ou un moteur électrique, et un exemple de réalisation d'un dispositif de commande des changements de vitesse de cette boîte de vitesses, et la figure 2 illustre schématiquement et fonctionnellement, dans une vue en coupe, la platine de guidage du levier de vitesse de la figure 1, équipée d'un exemple de réalisation de moyens de détection d'un dispositif de commande selon l'invention. Les dessins annexés pourront non seulement servir à compléter l'invention, mais aussi contribuer à sa définition, le cas échéant. L'invention a pour but de proposer un dispositif de commande D destiné à commander les changements de vitesse au sein d'un véhicule ayant une architecture à roue libre et à boîte de vitesses BV manuelle, sans 30 automatisme. Dans ce qui suit, on considère, à titre d'exemple non limitatif, que le véhicule est de type automobile. Il s'agit par exemple d'une voiture. Mais l'invention n'est pas limitée à ce type de véhicule. Elle concerne en effet tout type de véhicule terrestre ou maritime (ou fluvial) ou encore aéronautique. Par ailleurs et comme illustré sur la figure 1, on considère dans ce qui suit, à titre d'exemple non limitatif, que le véhicule est de type hybride. Il 5 comprend donc un moteur thermique MT et un moteur électrique ME. Mais l'invention n'est pas limitée à ce type de véhicule. Elle concerne en effet tout type de véhicule comportant au moins un moteur thermique MT à vitesse variable devant être couplé à une boîte de vitesses BV de type manuel. On a schématiquement représenté sur la figure 1 une boîte de 10 vitesses BV destinée à équiper un véhicule (ici hybride), de type manuel, couplée à un levier de vitesse L (actionnable par un conducteur), et propre à être couplée à un moteur thermique MT et/ou un moteur électrique ME via un embrayage EM. Les fonctionnements du moteur thermique MT et du moteur électrique 15 ME est contrôlé par un module de contrôle MCM, qui peuvent se présenter sous la forme d'un calculateur (de préférence dédié). Bien que cela apparaisse de façon très partielle et très schématique sur la figure 1, la boîte de vitesses BV comprend classiquement au moins un arbre primaire AP, un arbre secondaire AS et des fourchettes de commande 20 FO. L'arbre primaire AP constitue l'entrée de boîte de vitesses. Il est destiné à recevoir le couple moteur via l'embrayage EM et comprend plusieurs pignons (non représentés) destinés à participer à la définition des différentes vitesses sélectionnables de la boîte de vitesses BV. 25 L'arbre secondaire AS constitue la sortie de boîte de vitesses. Il est destiné à recevoir le couple moteur via l'arbre primaire AP afin de le communiquer à l'arbre de transmission AT auquel il est couplé, et comprend à cet effet plusieurs pignons (non représentés) destinés à engrener certains pignons de l'arbre primaire AP afin de participer à la définition des différentes 30 vitesses sélectionnables de la boîte de vitesses BV. La boîte de vitesses BV comprend généralement trois fourchettes de commande FO. Deux de ces fourchettes de commande FO comprennent une première extrémité, destinée à être couplée à une partie terminale inférieure B02 du levier (de vitesse) L, et une seconde extrémité, couplée à un crabot et à d'éventuels moyens de synchronisation associés qui sont montés sur l'arbre secondaire AS. La troisième fourchette de commande FO comprend une première extrémité, destinée à être couplée à la partie terminale inférieure B02 du levier (de vitesse) L, et une seconde extrémité, munie d'un pignon (non représenté) dédié à la marche arrière. Le levier (de vitesse) L comprend un axe AL qui est terminé par une partie terminale supérieure destinée à être actionnée par le conducteur, et par la partie terminale inférieure B02, qui se présente par exemple (et comme illustré non limitativement) sous la forme d'une boule sensiblement sphérique pouvant être déplacée d'une fourchette FO à une autre selon la vitesse sélectionnée par le conducteur. Par ailleurs, et comme cela est mieux illustré sur la figure 2, l'axe AL du levier L comprend une partie intermédiaire B01, située entre ses parties terminales supérieure et inférieure B02, et traversant une platine (ou plaque) de guidage PG au niveau d'un trou traversant T que comprend cette dernière (PG). Cette platine de guidage PG est installée fixement dans le véhicule. La partie intermédiaire B01 de l'axe AL du levier L se présente par exemple (et comme illustré non limitativement) sous la forme d'une boule sensiblement sphérique qui peut se déplacer dans le trou traversant T de la platine de guidage PG afin de faciliter le transfert de la partie terminale inférieure B02 d'une fourchette de commande FO à une autre. Comme illustré non limitativement sur les figures 1 et 2, l'invention propose d'adjoindre aux moyens techniques décrits ci-avant un dispositif de 25 commande D destiné à commander les changements de vitesse de la boîte de vitesses BV en cas d'actionnement du levier L par le conducteur. Ce dispositif de commande D comprend au moins des moyens de détection MD et des moyens de contrôle MC. On notera qu'il peut également et éventuellement comporter le levier L. 30 Les moyens de détection MD sont agencés pour générer soit un premier signal en cas de détection d'un début de déplacement du levier L, soit un second signal représentatif d'une nouvelle vitesse de l'arbre primaire AP en cas de sélection de cette nouvelle vitesse par le conducteur au moyen du levier L. On comprendra que dès que ces moyens de détection MD détectent le début du déplacement du levier L ils génèrent un premier signal, et dès qu'ils détectent la sélection d'une nouvelle vitesse ils génèrent un second signal représentatif de cette nouvelle vitesse. Pour ce faire, et comme illustré non limitativement sur la figure 2, les moyens de détection MD peuvent comprendre des moyens de contact Blj logés partiellement dans le trou traversant T de la platine de guidage PG et propres à être contactés par l'axe AL (et plus précisément ici par sa partie intermédiaire B01) en cas de déplacement du levier L. A titre d'exemple non limitatif, les moyens de contact peuvent comprendre quatre billes Blj (j = 1 à 4) qui sont séparées angulairement deux à deux de 90° et logées dans des logements de la platine de guidage PG qui débouchent au niveau du trou traversant T et sont adaptés pour permettre leur déplacement sensiblement suivant une direction radiale matérialisée par une flèche Fj (ici F1 ou F2). On notera que sur la vue en coupe de la figure 2 seules trois billes BI1 à B13 sont représentées, mais dans la réalité il existe une quatrième bille complémentaire B14 placée sensiblement en face de la bille B12. Lorsque les moyens de détection MD comprennent quatre billes Blj, il est avantageux, comme illustré non limitativement sur la figure 2, qu'ils comprennent en outre quatre circuits électroniques CEj propres à être contactés respectivement par les quatre billes Blj et à générer soit un premier signal lorsqu'ils passent d'un premier état à un second état, soit un second signal lorsqu'ils passent du second état au premier état. A titre d'exemple non limitatif, le premier état peut correspondre à un état passant d'un circuit électronique CEj, et le second état peut correspondre à un état non passant d'un circuit électronique CEj. On entend ici par « état passant » (ou fermé) un état dans lequel un courant électrique peut circuler dans un circuit électronique CEj, et par « état non passant » (ou ouvert) un état dans lequel un courant électrique ne peut pas circuler dans un circuit électronique CEj. Dans une variante de réalisation, le premier état peut correspondre à un état non passant d'un circuit électronique CEj, et le second état peut correspondre à un état passant d'un circuit électronique CEj. Dans le mode de réalisation illustré, lorsque le levier L est initialement placé dans une première position qui est associée à une vitesse, sa partie intermédiaire B01 appuie sur la bille Blj qui est associée à cette vitesse et qui vient donc contacter le circuit électronique CEj associé, par exemple au niveau d'une zone conductrice ZCj qu'il comprend. Du fait de ce contact, le circuit électronique CEj se retrouve initialement placé dans son premier état (par exemple passant (ou fermé)). Les trois autres circuits électroniques CEj' (j' # j) se retrouvent donc initialement placés dans leur second état (par exemple non passant (ou ouvert)). Si le conducteur se met à actionner le levier L pour sélectionner une nouvelle vitesse, sa partie intermédiaire B01 cesse dans un premier temps d'appuyer sur la bille Blj associée à la vitesse initiale. Le circuit électronique CEj associé à cette bille Blj n'étant plus contacté, il passe automatiquement de son premier état (par exemple passant (ou fermé)) à son second état (par exemple non passant (ou ouvert)) et donc génère un premier signal destiné à indiquer aux moyens de contrôle MC le début du déplacement du levier L. Puis, lorsque le conducteur a fini de sélectionner une nouvelle vitesse, la partie intermédiaire B01 du levier L appuie sur la bille Blj' qui est associée à cette nouvelle vitesse. Cette bille Blj' se retrouve alors au contact du circuit électronique CEj' associé, par exemple au niveau de la zone conductrice ZCj' qu'il comprend. Du fait de ce nouveau contact, le circuit électronique CEj' se retrouve placé dans son premier état (par exemple passant (ou fermé)) alors qu'il était précédemment placé dans son second état (par exemple non passant (ou ouvert)), et donc il génère un second signal destiné à indiquer aux moyens de contrôle MC la nouvelle vitesse sélectionnée. Les trois autres circuits électroniques se retrouvent donc placés dans leur second état (par exemple non passant (ou ouvert)). Les moyens de contrôle MC (du dispositif de commande D) sont agencés pour provoquer le débrayage moteur en cas de réception d'un premier signal (généré par les moyens de détection MD), puis, en cas de réception d'un second signal représentatif d'une nouvelle vitesse sélectionnée (au moyen du levier L), pour provoquer une compatibilité de la vitesse moteur avec cette nouvelle vitesse sélectionnée, et pour provoquer l'embrayage moteur une fois cette compatibilité obtenue. On entend ici par « débrayage moteur » l'interruption momentanée de la transmission du couple moteur à la boîte de vitesses BV via l'embrayage EM, et par « embrayage moteur » le rétablissement de la transmission du couple moteur à la boîte de vitesses BV via l'embrayage EM. Par ailleurs, on entend ici par « compatibilité » le fait que la vitesse moteur soit inférieure ou égale à la nouvelle vitesse sélectionnée. On comprendra que lorsque les moyens de contrôle MC reçoivent un premier signal indiquant le début d'un déplacement du levier L (et donc d'un changement de vitesse), ils provoquent immédiatement le débrayage moteur dans l'attente de la connaissance de la nouvelle vitesse sélectionnée. Puis, lorsque les moyens de contrôle MC reçoivent un second signal indiquant la fin de la sélection de la nouvelle vitesse, ils rendent compatibles la vitesse moteur avec cette nouvelle vitesse sélectionnée, et provoquent l'embrayage moteur lorsque cette compatibilité a été obtenue. On notera que les moyens de contrôle MC décident qu'une compatibilité a été obtenue en comparant la valeur en cours de la vitesse moteur, qui est par exemple accessible sur un réseau de communication embarqué du véhicule, à la nouvelle vitesse sélectionnée. Comme illustré, les moyens de contrôle MC peuvent être préférentiellement agencés pour adresser à l'embrayage EM (ou, ce qui revient au même, au calculateur qui contrôle son fonctionnement), soit un premier signal de commande destiné à ordonner son placement dans sa position de débrayage, consécutivement à la réception d'un premier signal (issu des moyens de détection MD), soit un second signal de commande destiné à ordonner son placement dans sa position d'embrayage, consécutivement à la réception d'un second signal (issu des moyens de détection MD et représentatif de la nouvelle vitesse sélectionnée). On notera également, comme illustré, que les moyens de contrôle MC peuvent être préférentiellement agencés, en cas de réception d'un second signal (représentatif d'une nouvelle vitesse sélectionnée), pour déterminer la différence existant entre la vitesse moteur en cours et la nouvelle vitesse sélectionnée. Pour ce faire, ils utilisent la valeur en cours de la vitesse moteur, qui est par exemple accessible sur le réseau de communication embarqué du véhicule, et la vitesse théorique qui correspond à la nouvelle vitesse sélectionnée. Une fois que les moyens de contrôle MC ont déterminé une différence de vitesse moteur, ils génèrent un signal d'instruction, qui est représentatif de cette différence, à destination du module de contrôle moteur MCM afin que ce dernier (MCM) provoque une variation de la vitesse moteur supérieure ou égale à cette différence, de manière à rendre compatible la vitesse moteur avec la nouvelle vitesse sélectionnée. On notera que les moyens de contrôle MC peuvent être réalisés sous la forme de modules logiciels (ou informatiques), ou bien de circuits électroniques, ou encore d'une combinaison de circuits électroniques et de modules logiciels. Ainsi, ils pourront notamment être agencés sous la forme d'un calculateur dédié comprenant un éventuel programme dédié, ou d'un programme dédié ou une combinaison de circuits électroniques implanté(s) dans un calculateur existant comme par exemple le module de contrôle moteur MCM. L'invention ne se limite pas aux modes de réalisation de dispositif de commande et de véhicule décrits ci-avant, seulement à titre d'exemple, mais elle englobe toutes les variantes que pourra envisager l'homme de l'art dans le cadre des revendications ci-après. REVENDICATIONS1. Dispositif (D) de commande de changement de vitesse d'une boîte de vitesses (BV) manuelle destinée à équiper un véhicule à moteur(s) à vitesse variable et comprenant un arbre primaire (AP) dont les vitesses peuvent être sélectionnées par un levier (L), caractérisé en ce qu'il comprend i) des moyens de détection (MD) agencés pour générer soit un premier signal en cas de détection d'un début de déplacement dudit levier (L), soit un second signal représentatif d'une nouvelle vitesse dudit arbre primaire (AP) en cas de sélection de cette nouvelle vitesse avec ledit levier (L), et ii) des moyens de contrôle (MC) agencés pour provoquer le débrayage moteur en cas de réception d'un premier signal, puis, en cas de réception d'un second signal représentatif d'une nouvelle vitesse sélectionnée, pour provoquer une compatibilité de la vitesse moteur avec ladite nouvelle vitesse sélectionnée, et pour provoquer l'embrayage moteur une fois ladite compatibilité obtenue. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de détection (MD) comprennent des moyens de contact (Blj) logés partiellement dans un trou traversant (T) d'une platine de guidage (PG) adapté au passage d'un axe (AL) dudit levier (L), et propres à être contactés par ledit axe (AL) en cas de déplacement dudit levier (L). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits moyens de contact (Blj) comprennent quatre billes (Blj) séparées angulairement deux à deux de 90°. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que lesdits moyens de détection (MD) comprennent quatre circuits électroniques (CEj) propres à être contactés respectivement par lesdites billes (Blj) et à générer soit un premier signal lorsqu'ils passent d'un premier état à un second état, soit un second signal lorsqu'ils passent dudit second état audit premier état. 5. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit premier état correspond à un état passant d'un circuit électronique (CEj), et ledit second état correspond à un état non passant d'un circuit électronique (CEj). 6. Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que ledit premier état correspond à un état non passant d'un circuit électronique (CEj), et ledit second état correspond à un état passant d'un circuit électronique (CEj). 7. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que lesdits moyens de contrôle (MC) sont agencés pour adresser à un embrayage (EM), associé audit moteur et à ladite boîte de vitesses (BV), soit un premier signal de commande destiné à ordonner son placement dans une position de débrayage en cas de réception d'un premier signal, soit un second signal de commande destiné à ordonner son placement dans une position d'embrayage en cas de réception d'un second signal. 8. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que lesdits moyens de contrôle (MC) sont agencés, en cas de réception d'un second signal représentatif d'une nouvelle vitesse sélectionnée, pour déterminer la différence entre la vitesse moteur et ladite nouvelle vitesse sélectionnée, et pour générer un signal d'instruction représentatif de cette différence à destination d'un module de contrôle dudit moteur (MCM), de sorte qu'il provoque une variation de ladite vitesse moteur supérieure ou égale à ladite différence. 9. Véhicule à moteur(s) et à boîte de vitesse (BV) manuelle, caractérisé en ce qu'il comprend en outre un dispositif de commande (D) selon l'une des revendications précédentes. 10. Véhicule selon la revendication 9, caractérisé en ce qu'il est de type automobile.25