DISPOSITIF DE COMMANDE ET DE GESTION DE BOITE DE VITESSES
AUTOMATIQUE.
La présente invention concerne les véhicules automobiles; plus particulièrement cette invention concerne un dispositif de gestion et de contrôle de la boîte de vitesses.
Dans la production automobile actuelle, il existe principalement deux types de transmissions: les boîtes de vitesses à commande manuelle ou mécaniques à embrayage, et les boîtes de vitesses automatiques, le plus souvent à convertisseur de couple hydraulique ; il existe également des boîtes dites semi- automatiques.
La figure 1 représente un schéma fonctionnel général des réalisations antérieures de dispositifs de gestion de transmission automatique, ou l'on retrouve un organe de gestion de la transmission (101), actionnant la boîte par l'actionneur (102) en fonction de paramètres mesurés, de commandes provenant d'un sélecteur de fonction (103), et le cas échéant d'une commande (104) de sélection du mode de comportement dynamique.
Dans de nombreux pays, les boîtes de vitesses du type automatique n'ont pas supplanté les boîtes de vitesses manuelles, du fait notamment d'un des inconvénients majeurs de leur gestion : elles ne peuvent pas anticiper la manoeuvre du véhicule en fonction des intentions du conducteur, et donc elles ne choisissent pas le rapport de transmission optimum en fonction de la manoeuvre qui est sur le point d'être exécutée par le véhicule. Par exemple, une boîte de vitesse automatique attend l'ordre de réaccélération pour rétrograder lors d'un dépassement. Ceci est également vrai pour les transmission dites "à variation continue".
Pour pallier, au moins partiellement, à cet inconvénient, on a réalisé des systèmes de gestion de boîtes comportant:
- plusieurs modes de comportement dynamique qui peuvent être sélectionnés manuellement: ceci n'est pas approprié à une action rapide et nécessite un geste ample peu dans l'esprit de l'automatisme; ou
- une interprétation de diverses commandes existantes, comme l'accélérateur (ces systèmes sont appelés auto-adaptatifs) :
FEUILLE DE B.EKPULŒ«LE61I (RÈOE 26)
cette interprétation n'étant pas découplée de leur fonction principale, le dispositif de gestion de la boite ne peut interpréter que les évolutions d'environnement liées à l'un de ces paramètres existants; ou
- un dispositif manuel de sélection des rapports: on perd 1'automatisme.
Pour toutes les réalisations connues, soit la boîte ne s 'adapte pas en temps réel aux événements sur le point de se produire, soit l'on fait appel à une action manuelle qui fait perdre l'attrait principal de la boîte automatique, soit enfin le système de gestion interprète une commande existante, comme l'accélérateur ce qui impose un couplage avec cette commande et ses effets ou une perturbation de la commande si un filtrage est utilisé.
Un objet de la présente invention est de permettre au conducteur de faire évoluer le mode de fonctionnement dynamique de la boîte de vitesse de manière à adapter à tout moment le processus de choix du rapport de transmission à la manoeuvre que le véhicule est sur le point d'effectuer.
Un autre objet de la présente invention est d'obtenir
1'évolution du comportement dynamique sans perdre 1'automatisme, c'est-à-dire sans forçage manuel des rapports, tout en permettant au comportement dynamique d'être adapté en temps réel aux événements sur le point de se produire.
Un autre o jet de 1'invention est de ne nécessiter aucun apprentissage particulier.
Un autre objet de la présente invention est de parvenir à ce résultat en ne distrayant aucun membre du conducteur de l'organe de commande principal auquel il est affecté, et sans perturber l'action sur ladite commande, ni faire appel au regard ou à la concentration du conducteur.
Un autre objet de la présente invention est de substituer à une action manuelle de variation du mode de comportement
dynamique, une action du pied situé sur l'accélérateur, cette action pouvant être à variation continue ou discrète, sans perturber l'action d'accélération.
La figure 2 représente un schéma fonctionnel du dispositif selon l'invention; on y remarque la présence d'un système de pédale d'accélérateur (201) à double action destinée à agir d'une part sur l'injection (204) du moteur, et d'autre part sur la locique de choix du rapport de transmission, par le biais des moyens d'acquisition respectivement de l'accélération (202) et de contrôle de boîte (203). Les liaisons représentées sur la figure 2 ne sont pas exhaustives.
Les figures 3 et 4 représentent un mode de réalisation de la pédale d'accélérateur à double action utilisée par le dispositif selon l'invention.
Pour atteindre les objets cités plus haut, l'invention prévoit un dispositif destiné à gérer la boîte de vitesse automatique des véhicules automobiles, comportant des moyens d'acquisition d'une action du conducteur, caractérisé en ce que au moins l'un desdits moyens (203) est situé dans l'environnement immédiat de la pédale d'accélérateur (201), ou sur ladite pédale, ledit moyen d'acquisition (203) pouvant être sollicité par une action du pied du conducteur affecté à l'accélérateur, cette action étant susceptible d'être effectuée par le conducteur sans perturber l'action d'accélération, et en ce que l'information ainsi recueillie est utilisée pour définir le mode de comportement dynamique de la boîte de vitesses.
Ainsi, le dispositif permet au conducteur d'influer à volonté sur le comportement dynamique de la boîte, et donc d'adapter à tout moment le processus de choix du rapport de transmission à la manoeuvre que le véhicule est sur le point d'effectuer.
Par comportement dynamique de la boîte de vitesses, on entend la loi définissant les seuils de passage des rapports de transmission en fonction de paramètres physiques tels que la vitesse de rotation du moteur et le couple fourni par le moteur
plus éventuellement d'autres paramètres comme la vitesse du véhicule, diverses températures et pressions, la commande de l'injection de carburant, ou d'autres paramètres mesurés dans le véhicule; tous ces paramètres sont utilisés de façon connue. Le procédé selon l'invention est caractérisé par l'utilisation d'un paramètre commandé par le pied du conducteur situé sur l'accélérateur mais découplé de l'accélération, ce paramètre participant à l'évolution des seuils de commutation des vitesses en fonction des paramètres physiques utilisés pour la gestion de la boîte.
Ceci est valable pour une transmission à variation continue, dont le nombre de vitesses est infini, mais dont la loi de variation et le comportement dynamique peuvent être définis de la même manière que pour une boîte classique à nombre de rapports de transmission limité.
On peut, par exemple, utiliser une pédale d'accélérateur comprenant au moins une pièce en contact avec le pied du conducteur, montée mobile à deux degrés de liberté de mouvement par rapport à la structure du véhicule, les mouvements selon les deux degrés de libertés étant contrôlés par le pied du conducteur; des moyens d'acquisition sont agencés de manière à détecter les mouvements de la pédale selon chacun desdits degrés de liberté.
Préférentiellement, le premier degré de liberté de ladite pièce en contact avec le pied du conducteur est similaire à celui des pédales d'accélérateur connues.
Une façon d'obtenir un bon découplage entre l'accélération et le contrôle de boîte est d'agencer la pédale d'accélérateur et les moyens d'acquisition de telle manière qu'une variation du choix des rapports de transmission de la boîte de vitesses est notamment fonction d'au moins une force exercée par le pied du conducteur dans un plan sensiblement orthogonal au plan dans lequel s'effectue le mouvement du pied pour l'action de l'accélérateur classique, lequel plan est sensiblement vertical et longitudinal par rapport à l'automobile.
On entend également par "mouvement du pied" une action sur un dispositif d'acquisition sensible à une force.
Ainsi, le dispositif selon l'invention ne requiert aucun apprentissage particulier, puisque l'action d'accélération connue n'est pas perturbée par l'action ou la non-action sur le mode de comportement dynamique.
Préférentiellement, le dispositif selon l'invention comporte un calculateur électronique (205) programmé de telle manière que 1'action de contrôle de boîte émanant du pied du conducteur agit sur le comportement dynamique de la transmission en faisant évoluer les seuils de commutation des vitesses affectés à au moins un paramètre physique, cette évolution pouvant être continue ou discontinue, c'est à dire que l'action du pied permet de choisir entre un nombre limité ou illimité de comportements dynamiques ou "programmes".
Le système (102) d'actionnement de la boîte de vitesse par ledit dispositif de gestion est indifférent, et peut être d'un type quelconque connu, il en est de même pour le sélecteur (103) et pour les moyens d'acquisition des paramètres physiques, y compris 1 *accélération.
Un mode de réalisation du système (205) de gestion de la boîte de vitesse est l'utilisation d'un calculateur de gestion de transmission de type connu.
On décrira maintenant deux modes de fonctionnement :
Dans un mode de réalisation dit "à variation continue", le système de pédale d'accélérateur (201) à deux degrés de liberté possède des moyens de rappel du pied du conducteur en position de repos dans chacun desdits degrés de liberté et le système de gestion est programmé de telle manière que plus le pied du conducteur en contact avec ladite pédale s'éloigne de sa position de rappel selon ledit deuxième degré de liberté, plus le dispositif aura tendance à passer des rapports de transmission plus démultipliés à paramètres physiques constants.
Dans ce mode de réalisation, plus le pied est incliné latéralement, c'est-à-dire plus il s'écarte de la position de référence, plus le gain est élevé; ainsi, plus le pied est incliné latéralement, plus la boîte "poussera" les rapports en accélération ou plus elle rétrogradera en décélération.
Dans un autre mode de réalisation , le système de pédale d'accélérateur (201) à deux degrés de liberté possède un moyen de détection d'une impulsion latérale du pied du conducteur et le système de gestion est programmé de telle manière que le changement de mode de comportement dynamique de la boite de vitesses est obtenu par une impulsion latérale du pied, une autre impulsion permettant le retour au mode antérieur.
Dans ce mode de réalisation, l'action i-mpulsionnelle du pied a pour effet une bascule vers le mode "sport"; une nouvelle impulsion re-bascule vers le mode "économie". Le calculateur peut également interpréter la durée de l'impulsion, par exemple une impulsion longue provoquera le maintien du mode "sport" uniquement pendant la durée de cette impulsion. Ce mode de réalisation peut notamment couvrir la fonction de "kickdown" connue, avec 1'avantage du découplage de 1'accélération et donc d'un changement de rapport de transmission à couple modéré et effectué avant 1'accélération.
Lorsque le pied est dans la position de repos, ou avant toute impulsion, le mode de fonctionnement dynamique est le mode par défaut, proche de celui d'une boîte automatique classique en mode "économie".
Ainsi, le conducteur peut adapter à tout moment le comportement dynamique de la boîte de vitesse à ses intentions: s'il va effectuer un dépassement, il basculera le pied vers la droite, ce qui aura pour effet de faire rétrograder la boîte, ou l'inciter à rétrograder plus tôt qu'auparavant à la moindre accélération; de même, à l'abord d'un virage, le basculement du pied incitera la boîte à ne pas passer le rapport supérieur, voire même à rétrograder, malgré la décélération; en situation de descente, ou le frein moteur est nécessaire, il suffira au conducteur d'agir sur le basculement du pied au lieu de forcer les
rapports; en conduite économique, le conducteur laissera son pied dans la position de repos qui correspond à sa position de rappel
(ou rappellera le mo--;! "économie" par une nouvelle impulsion dans le mode de réalisation impulsionnel) .
Pour les réalisations qui n'ont pas une commande latérale impulsionnelle, il peut être avantageux que la pédale d'accélérateur comporte des moyens de blocage (304) destinés à ma-ntenir un mode de comportement dynamique constant dans le cas ou le pied quitte brutalement 1 'accélérateur.
Ainsi, lors d'une décélération brutale accompagnée d'un freinage, par exemple à l'entrée d'un virage, la boîte conserve le dernier mode commandé, jusqu'à une nouvelle action sur la pédale d'accélérateur
On décrira maintenant un mode de réalisation de la partie du dispositif selon 1'invention constituant le système de pédale d'accélérateur et les moyens d'acquisition qui lui sont associés.
Les figures 3 et 4 représentent un mode de réalisation dans lequel le dispositif comporte une pédale d'accélérateur (301) sur laquelle est articulée rotativement ou à coulisse au moins une pièce (302) actionnable par le conducteur, et les moyens d'acquisition (202) et (203) sont agencés de manière à détecter les mouvements du pied selen chacun des deux degrés de liberté de l'ensemble pédale - pièce-articulée. Une butée (303) est avantageusement ménagée sur la pièce (302) de manière à caler le pied du conducteur.
La figure 3 représente une variante dans laquelle le deuxième degré de liberté est une rotation selon un axe (BB), l'axe (AA) étant l'axe de rotation classique de la pédale d'accélérateur.
La figure 4 représente le cas ou le deuxième degré de liberté est une translation sur une glissière (401).
Le système est applicable pour une pédale d'accélérateur dont le premier degré de liberté est une rotation selon un axe située en bas de la pédale et non au-dessus.
Les moyens d'acquisition du contrôle de boîte utilisent par exemple un potentiomètre pour une variation continue, ou un simple interrupteur pour une sélection impulsionnelle ou discrète. De même, les moyens de rappel utilisent par exemple des ressorts.
Un dispositif de verrouillage de la pédale d'accélérateur selon le degré de liberté affecté au contrôle de boîte, peut être réalisé par un poussoir (304) monté sur un ressort et coopérant avec une crémaillère ou un dispositif à cliquets, ledit poussoir verrouillant la pédale dans la position qu'elle occupe lors de la cessation de l'effort du pied du conducteur sur ledit poussoir. Ainsi, le dispositif garde en mémoire le mode de comportement dynamique lors d'un freinage brutal.
Le dispositif selon 1'invention est particulièrement destiné aux véhicules de tourisme, notamment dans sa version à impulsions, et aux véhicules industriels. Il est adaptable sur tous les types de transmission automatique, y compris les transmissions à variation continue.