FR2775325A1 - Systeme de changement de vitesse a commande electronique pour une boite de vitesses a commande manuelle - Google Patents
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Abstract
Un système de changement de vitesse à commande électronique (10) pour boîte synchronisée manuelle détermine une force à l'instant du changement, ajustée en fonction de la température du moteur, et l'applique pour réaliser un changement de vitesse. Le système comprend un levier (26) à commande manuelle pour sélectionner une vitesse, un module de commande (20) relié au levier pour recevoir la vitesse sélectionnée, et un actionneur à mouvement double (24) répondant au module de commande afin d'actionner la boîte. Le module de commande comprend des sous-programmes de dégagement de vitesse jusque dans une position de point mort, de déplacement transversal (94) depuis une première position de point mort vers une seconde position de point mort alignée avec la vitesse sélectionnée, et d'engagement de vitesse (96) jusque dans la position sélectionnée.
Description
La présente invention se rapporte à un système de changement de vitesse à
commande électronique pour boîtes
de vitesses à commande manuelle de véhicule à moteur.
Plus particulièrement, la présente invention se rapporte à un système de changement de vitesse à commande électronique destiné à déterminer une force de synchronisation et à appliquer des niveaux de force variables afin d'engager une vitesse sélectionnée d'une
boîte de vitesses synchronisée à commande manuelle.
Des dispositifs électroniques ont été intégrés dans de nombreux systèmes automobiles depuis que l'on s'est rendu compte des bénéfices de ces systèmes. Dans le domaine des groupes motopropulseurs, les dispositifs électroniques ont fortement amélioré les systèmes de commande du moteur, les systèmes de transmission automatique (transmissions hydrauliques) et les systèmes de transmission à quatre roues motrices. On a également vu dans le passé l'application de dispositifs électroniques à des systèmes d'embrayage. Beaucoup de ces systèmes furent dépourvus de succès initialement en raison du manque de puissance dans le domaine des commandes. Depuis l'avènement du microprocesseur et des autres technologies électroniques sophistiquées, de nombreux systèmes qui auparavant n'étaient pas
technologiquement faisables sont à présent réalisables.
Des systèmes d'embrayage automatique sont à présent des articles de grande série sur plusieurs plates-formes de
petites voitures européennes.
La boîte de vitesses à commande manuelle a également été la cible de la révolution électronique, mais uniquement depuis ces derniers temps. Bien que les boîtes de vitesses à commande manuelle purement mécaniques soient toujours prédominantes, certaines boîtes de vitesses à commande manuelle automatisées ont fait leur
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apparition sur le marché. La plus grande partie de ce développement s'est centrée sur l'Europe, o les facteurs de conduite, y compris la consommation de carburant et la
pollution sont les plus importants.
En conséquence, il existe un besoin pour une boîte de vitesses dont la commande de changement de vitesse soit commandée de façon entièrement électronique, de façon qu'il n'existe aucune liaison mécanique entre le conducteur et la boîte de vitesses (à l'exclusion de l'embrayage). Le changement de vitesse de la boîte de vitesses doit être commandé par un levier de changement de vitesse électronique accessible au conducteur. Les avantages de ce système de changement de vitesse à commande électronique comprennent des bruits et vibrations réduits dans l'habitacle des passagers, une protection accrue vis-à-vis des erreurs de changement de vitesse du conducteur, une adaptation plus facile de la sensation du levier de changement de vitesse, un positionnement plus facile du levier de changement de vitesse et une réduction du nombre de composants de la boîte de vitesses. Plus particulièrement, un système de changement de vitesse à commande électronique permet une plus grande maîtrise du passage des vitesses, de sorte qu'une force de changement de vitesse optimum peut être déterminée à l'instant du changement de vitesse, les efforts de changement de vitesse peuvent compenser la température du moteur, et des forces de changement de vitesse variables peuvent être appliquées afin de changer
les vitesses.
La présente invention est un système de changement de vitesse à commande électronique destiné à une boîte de vitesses synchronisée à commande manuelle de véhicule à moteur. Il est souhaitable que le système de changement de vitesse procure une plus grande maîtrise du passage
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des vitesses en déterminant une force de changement de vitesse optimum à l'instant du changement de vitesse, en ajustant cette force de changement de vitesse sur la base de la température du moteur, et en appliquant des forces de changement de vitesse variables pour réaliser un
changement de vitesse.
Conformément à un mode de réalisation préféré de la présente invention, un système de changement de vitesse à commande électronique comprend un levier de changement de vitesse actionné manuellement destiné à sélectionner une vitesse, un module de commande de la boite de vitesses relié au levier de changement de vitesse, destiné à recevoir un signal électrique en entrée indicatif d'une vitesse sélectionnée, et un actionneur à mouvement double recevant des signaux d'actionnement depuis le module de commande de la boîte de vitesses, destiné à actionner une tringle de changement de vitesse de la boîte de vitesses afin d'enclencher la vitesse sélectionnée. Le module de
commande de la boîte de vitesses comprend un sous-
programme de dégagement de vitesse destiné à translater axialement la tringle de changement de vitesse depuis une position de vitesse engagée en cours vers une position de point mort, un sous-programme de déplacement transversal destiné à faire tourner la tringle de changement de vitesse (si nécessaire) depuis une première position de point mort vers une seconde position de point mort qui l'aligne avec la position de vitesse engagée pour la vitesse sélectionnée, et un sous-programme d'engagement de vitesse destiné à actionner la tringle de changement de vitesse jusqu'à une position de vitesse sélectionnée enclenchée. Plus particulièrement, le sous-programme d'enclenchement de vitesse applique une force d'entrée afin de rattraper le jeu des synchroniseurs, détermine et applique une force de synchronisation, et applique une
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force finale moindre afin de placer la tringle de changement de vitesse jusque dans la position de vitesse engagée. Le module de commande de la boîte de vitesses comprend en outre un module de présélection, un module de protection et un module d'interverrouillage de l'embrayage. Le module de présélection permet au conducteur de véhicule de sélectionner la vitesse souhaitée suivante en utilisant le levier de changement de vitesse, cependant, le système n'exécute pas le changement de vitesse avant que l'embrayage ait été débrayé. Le module de protection surveille la vitesse à l'arbre et la vitesse du véhicule, et détermine ensuite une condition de changement de vitesse en comparant ces valeurs à des valeurs de vitesses prédéterminées pour la vitesse sélectionnée. Pendant une condition de changement de vitesse inacceptable, le module de protection empêche le changement de vitesse. Enfin, un module d'interverrouillage de l'embrayage surveille la tringle de changement de vitesse, et empêche la réapplication de l'embrayage avant que la tringle d'embrayage n'ait enclenché la vitesse sélectionnée, en commandant un dispositif d'interverrouillage de l'embrayage relié entre
la pédale d'embrayage et l'embrayage.
Ces avantages ainsi que d'autres avantages et caractéristiques de la présente invention deviendront
plus facilement évidents à partir de la description
détaillée, des revendications et des dessins qui suivent.
La figure 1 est un schéma synoptique représentant les composants fondamentaux d'un système de changement de vitesse à commande électronique destiné à une boîte de
vitesses à commande manuelle de la présente invention.
La figure 2 est une illustration d'un affichage pour le conducteur qui peut être utilisé en conjonction avec
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le système de changement de vitesse de la présente invention. La figure 3 est un schéma d'une boite de vitesses à commande manuelle synchronisée à une seule tringle, utilisée dans un premier mode de réalisation préféré du système de changement de vitesse de la présente invention. La figure 4A représente une force de déplacement utilisée pour faire passer la boîte de vitesses au point mort depuis une position de vitesse engagée en utilisant le système de changement de vitesse de la présente invention. La figure 4B représente une force de déplacement utilisée pour faire passer la boite de vitesses depuis le point mort jusque dans une position de vitesse engagée en utilisant le système de changement de vitesse de la
présente invention.
La figure 5 est un diagramme représentant la commande de force d'un actionneur utilisant une modulation en largeur d'impulsion dans le système de
changement de vitesse de la présente invention.
La figure 6 est un schéma synoptique représentant les composants principaux d'un module de commande de boite de vitesses du système de changement de vitesse de
la présente invention.
La figure 7 est un organigramme représentant les étapes du traitement en boucle principal du module de
commande de boite de vitesses de la présente invention.
La figure 8 est un organigramme représentant les étapes destinées au traitement de la présélection de changement de vitesse et des mesures de protection du module de commande de boîte de vitesses de la présente invention.
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La figure 9 est un organigramme représentant les étapes du traitement de dégagement de vitesse du module de commande de boite de vitesses de la présente invention. La figure 10 est un organigramme représentant les étapes du traitement de déplacement transversal du module de commande de boîte de vitesses de la présente invention. Les figure 11, 12 et 13 sont des organigrammes représentant les étapes du traitement d'enclenchement de vitesse du module de commande de boite de vitesses de la
présente invention.
La figure 14 est un organigramme représentant un mode de réalisation en variante se rapportant à une partie des étapes du traitement d'enclenchement de vitesse du module de commande de boite de vitesses de la
présente invention.
La figure 15 est un organigramme représentant les étapes se rapportant au traitement de changement de vitesse effectué du module de commande de boîte de vitesses de la présente invention, et La figure 16 est un organigramme représentant les étapes d'un processus de commande proportionnelle et dérivée utilisé par le système de changement de vitesse
de la présente invention.
Un système de changement de vitesse à commande électronique 10 destiné à une boîte de vitesses à commande manuelle d'un véhicule à moteur est illustré sur la figure 1. Le système de changement de vitesse à commande électronique 10 comprend un module de commande de la boîte de vitesses 20, un actionneur à mouvement double 24, un levier de changement de vitesse électronique 26, un affichage pour le conducteur 40, et
une diversité de capteurs.
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Un levier de changement de vitesse à équipement électronique (c'est-àdire, un manche de commande) 26, est le mécanisme de commande de changement de vitesse principal, et est utilisé par le conducteur pour sélectionner la vitesse désirée. Le levier de changement de vitesse 26 est isolé mécaniquement de la boîte de vitesses, ce qui permet que le levier soit placé en un endroit quelconque à l'intérieur de l'habitacle du véhicule. En plaçant des capteurs de position à l'intérieur de l'ensemble de levier, un suivi entièrement électronique de la position du levier est surveillé par le module de commande de la boîte de vitesses 20. Une action mécanique sur le levier de changement de vitesse limite son déplacement à celui de la grille en double "H" caractéristique sur les boîtes de vitesses à commande manuelle contemporaines. Le levier de changement de vitesse 26 sera exempt des forces de changement de vitesse parfois élevées et sera également exempt des diverses vibrations qui se propagent par l'intermédiaire de la commande de renvoi jusque dans le levier de changement de vitesse, comme des grognements, des secousses doubles, des fracas et autres vibrations générales du groupe motopropulseur. En imitant le même type de procédé de changement de vitesse que dans une boîte de vitesses à commande manuelle mécanique (levier de changement de vitesse à grille en double H), cela permet au conducteur de conserver la même commande apparente que dans la boîte de vitesses à commande manuelle standard, aucune accoutumance de conduite
n'étant nécessaire.
Dans un second mode de réalisation en variante, des boutons poussoirs placés sur le volant de direction peuvent servir de mécanisme de sélection de vitesse utilisé par le conducteur. Des boutons poussoirs peuvent
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remplacer le levier de changement de vitesse 26, ou bien servir d'option secondaire de sélection de vitesse. Un premier ensemble de boutons déclenche un passage vers la vitesse immédiatement supérieure, et un second ensemble déclenche un passage vers la vitesse immédiatement inférieure. Un commutateur point mort/marche arrière séparé fera passer au point mort si on l'enfonce une fois, et en marche arrière si on l'enfonce une seconde fois. On envisage également que diverses autres configurations (physiques) d'un mécanisme de sélection de vitesse électronique puisse être employé dans le système
de changement de vitesse 10 de la présente invention.
L'affichage pour le conducteur 30 procure à un conducteur des indications visuelles de la position du levier de changement de vitesse 32, des actions sur l'embrayage recommandées 34, et de l'occurrence d'une erreur de changement de vitesse 36. Une configuration d'exemple de l'affichage pour le conducteur 30 qui peut être placée sur un tableau de bord d'un véhicule à moteur quelconque est représentée sur la figure 2. En se référant à la figure 1, le système de changement de vitesse 10 incorpore également des entrées/sorties supplémentaires qui émettent/reçoivent des signaux électriques vers/depuis le module de commande de la boîte de vitesses 20, y compris un capteur de vitesse du véhicule 42, un capteur de vitesse à l'arbre 44, un capteur de température 46 destiné à déterminer la température de l'huile, un capteur d'état de l'allumage 48, un indicateur d'achèvement de changement de vitesse 49 destiné à fournir au conducteur un signal audible lors de l'achèvement d'une demande de changement de vitesse,
et un capteur de position d'actionneur 56.
Un embrayage à commande mécanique 50 (non représenté), comprenant une pédale d'embrayage 52,
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fonctionne de la même manière que dans une boîte de
vitesses à commande manuelle mécanique caractéristique.
Pour que le conducteur puisse passer à la vitesse souhaitée suivante, cependant, la pédale d'embrayage 52 doit être entièrement enfoncée. Si le levier de changement de vitesse 26 est dégagé d'une vitesse alors que l'embrayage n'est pas débrayé, la boîte de vitesses restera enclenchée dans une vitesse, l'affichage pour le conducteur 30 indiquant cette erreur de changement de vitesse. Dès que l'embrayage sera débrayé, le changement de vitesse se poursuivra conformément à l'instruction
précédente du levier de changement de vitesse 26.
L'embrayage doit rester débrayé jusqu'à ce que le changement de vitesse soit achevé. Si cela n'est pas le cas, un dispositif d'interverrouillage de l'embrayage 54
sera amené à intervenir (décrit plus en détail ci-
dessous). Dans un premier mode de réalisation préféré, comme représenté sur la figure 3, le système de changement de vitesse 10 a été incorporé dans une boîte de vitesses à commande manuelle 60 New Venture Gear modèle NV3500, qui est une boîte de vitesses à une seule tringle, dont
toutes les vitesses en marche avant sont synchronisées.
La conception à une seule tringle de cette boîte de vitesses facilite le montage d'un actionneur 24. En montant un seul actionneur à double mouvement (linéaire/rotatif) directement sur la tringle de changement de vitesse 62, les composants de renvoi ont pu être éliminés, en résultant ainsi en une réduction du nombre de pièces (et une réduction du coût). Les véhicules de grande série visés par cette boîte de vitesses comprennent des automobiles à roues arrières
motrices, des camionnettes, et des véhicules utilitaires.
Ce premier mode de réalisation préféré a été réalisé dans
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1O une camionnette du type pickup Chevrolet à 6 cylindres, à
deux roues motrices.
Dans ce premier mode de réalisation, l'actionneur 24 est un actionneur à moteur à double mouvement capable d'un déplacement linéaire de +/- 9 mm et d'un déplacement en rotation de +/- 12 degrés. La force de rotation produite en sortie est d'un niveau nominal relativement faible (c'est-àdire de 50 livres/pouce) car le mouvement de déplacement transversal de la tringle de commande de la boîte de vitesses (mouvement entre les plans de déplacement) est d'un niveau de force faible. La composante linéaire de l'actionneur est d'une force plus élevée (c'est-à- dire de jusqu'à 400 livres) afin de prendre en compte les forces plus élevées nécessaires pendant la synchronisation et la mise en prise des vitesses. Après une étude soigneuse, le système de changement de vitesse 10 du mode de réalisation préféré a utilisé un actionneur électromécanique, plutôt qu'un actionneur hydraulique, en raison de l'absence d'une source hydraulique suffisante déjà présente dans le véhicule (l'alimentation de l'embrayage n'était pas suffisante pour les deux systèmes), afin de minimiser les bruits de pompage (bien qu'il ne s'agisse que d'un véhicule de démonstration, ce bruit peut cependant être désagréable pour un consommateur pendant un essai sur route) et afin de conserver un système en supplément non hydraulique. L'homme de l'art se rendra facilement compte que des actionneurs hydrauliques ou bien d'autres types d' actionneurs pourraient également être utilisés dans la
présente invention.
Du point de vue du conducteur, les aspects importants de l'exécution d'un changement de vitesse complet (depuis une vitesse, en passant par le point mort jusqu'à la vitesse sélectionnée suivante) comprennent la durée du passage et la perception du changement de vitesse. Pour que le changement de vitesse 10 soit acceptable pour le conducteur, les durées de passage doivent être les mêmes ou bien plus rapides que dans un changement de vitesse mécanique normal actionné par le conducteur. C'est-à-dire que lorsque le conducteur déplace le levier de changement de vitesse, la boîte de vitesses doit suivre, sans aucun retard, conformément au mouvement du levier. Pour le premier mode de réalisation préféré, une cible de 400 millisecondes maximum (dans le pire des cas) a été établie initialement afin d'atteindre
ce but. Cette durée totale a été décomposée en les sous-
composants principaux: Temps partiels maximum de changement de vitesse Passage d'une vitesse au point mort: 70 ms Déplacement transversal (si nécessaire): 50 ms Du point mort au début de synchronisation: 20 ms Synchronisation de la vitesse sélectionnée: 200 ms Enclenchement de la vitesse sélectionnée: 60 ms La durée de synchronisation de 200 ms est un chiffre du
pire cas, tel qu'un passage direct de 5ème en 1ère vitesse.
La plupart des durées de synchronisation obtenues avec le premier mode de réalisation préféré de la présente invention furent plus rapides que 200 millisecondes. Un passage de 4ème en 5ème vitesse a été réalisé avec des durées de passage complet de vitesse à vitesse inférieures à 200 millisecondes. La perception du changement de vitesse comprend non seulement la durée perçue d'un changement de vitesse, mais également la
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sensation agréable du changement de vitesse. Une durée de synchronisation plus rapide peut être obtenue avec des forces de synchronisation entièrement appliquées, mais les conséquences comprennent des bruits de mise en prise très brusque ("cognement") et un usage abusif des synchroniseurs. Les conditions de fonctionnement du véhicule existant pendant le changement de vitesse
déterminent la force de changement de vitesse appliquée.
Le module de commande de la boîte de vitesses 20 traite la commande de l'actiqnneur et la commande du changement de vitesse, de même qu'il exécute les calculs de forces de changement de vitesse et les sousprogrammes de protection. Le module de commande de boite de vitesses est un module à base de microcontrôleurs qui contient les canaux analogiques/numériques appropriés, des compteurs temporisateurs, des entrées numériques, des modulateurs en largeur d'impulsion (PWM) et une mémoire EPROM. Des circuits d'attaque à pont en H à transistors MOSFET incorporés procurent une commande bidirectionnelle des parties linéaire et rotative de l'actionneur. En vue des tests, une interface SCI est prévue en vue d'une communication avec un ordinateur portable qui permet des essais, un étalonnage et une modification des paramètres
faciles à bord du véhicule.
Le module de commande de boite de vitesses 20 calcule la force de changement de vitesse optimum nécessaire à l'actionneur 24 afin de synchroniser la vitesse à l'intérieur de durées spécifiées. La formule
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1 3 standard utilisée pour le calcul est: F =S1-S2IrxsinDIx(OlO47rad/s tr/mn) (1)Kt tsxRc dans laquelle: Fs = Force de synchronisation Ir = Inertie réfléchie de la vitesse sélectionnée p = Coefficient dynamique de frottement = Angle au sommet du cône des synchroniseurs R = Rayon de cône moyen des synchroniseurs Si = Rapport de vitesse sélectionné avant la synchronisation (Vitesse de l'arbre d'entrée divisée par le rapport de transmission) S2 = Rapport de vitesse sélectionné après la synchronisation (Vitesse de l'arbre de sortie) Kt = Terme de compensation de la température t5 = Durée de synchronisation désirée Pour la boîte de vitesses à commande manuelle NV3500 du premier mode de réalisation préféré, l'angle au sommet du cône des synchroniseurs À est de 6,5 degrés et la valeur Rc pour les cinq rapports synchronisés est de 41,61 mm. En fonction des conditions de fonctionnement du véhicule et du mode de mise en oeuvre souhaité, la valeur de t$ peut varier depuis le maximum de 200 millisecondes jusqu'au minimum qui est établi par la combinaison des propriétés des matériaux des synchroniseurs et de la
commande de changement de vitesse NVH.
Kt est normalement une variable linéaire qui est inversement proportionnelle à la température de l'huile de la boîte de vitesses. Comme un capteur analogique de la température et plus coûteux qu'un thermorupteur, la variation de température est subdivisée en deux plages, au-dessus et au-dessous de -1,1 C (30 F). Au-dessous de
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cette température, la viscosité de l'huile augmente et le terme K utilisé est 1,25 afin de compenser la force de changement de vitesse supplémentaire nécessaire à la synchronisation à l'intérieur du créneau temporel souhaité. Au-dessus de -1,1 C (30 F), la valeur de K utilisée est 1,0. L'homme de l'art peut choisir de mettre en oeuvre plus de deux plages de températures. Il est également envisagé qu'un capteur de température discret puisse être utilisé, et de ce fait, la température
précise pourrait être factorisée dans le calcul de force.
Afin d'obtenir une formule qui résulte en la durée de changement de vitesse totale donnée par la force de changement de vitesse programmée, on peut résoudre l'équation (1) avec ts, comme suit: t= IrXSinX(S2 - S1) (2) 9xRCxFL Lorsque l'on optimise les durées de changement de vitesse en vue de la rapidité, cette équation peut être utilisée avec la force de changement de vitesse programmée Fs afin de calculer les durées de
synchronisation totales.
Pour la présente invention, la figure 4A représente une force de changement de vitesse caractéristique utilisée pour faire passer la boîte de vitesses au point mort depuis une position de vitesse engagée. On notera que cette force de changement de vitesse est une constante sur la distance entière depuis la position de vitesse engagée jusqu'au point mort. Ceci est dû à la faible charge observée pendant ce type de changement de vitesse. La figure 4B représente la table de force de changement de vitesse utilisée lorsque l'on passe du point mort à une position de vitesse engagée. Tandis que le niveau de force varie conformément aux conditions du véhicule et de la boîte de vitesses, la forme de la courbe est cohérente pour tous les changements de vitesse synchronisés. Initialement, une force d'entrée (par exemple, 100 livres) est appliquée par l'actionneur 24 à la tringle de changement de vitesse 62 afin de déplacer le manchon baladeur et les synchroniseurs afin de rattraper le jeu des synchroniseurs (les deux premiers millimètres de déplacement de la tringle). A cet instant, la force de synchronisation calculée est utilisée pendant la plus grande partie de la réalisation du changement de vitesse. Une force finale inférieure (par exemple, livres) est appliquée à proximité de la fin de course afin d'éviter de cogner dans la fin de course sur la tringle de changement de vitesse. La force de synchronisation, comme on le voit sur la figure 4B (entre 2 mm et 8,25 mm), est calculée par le module de commande
de boîte de vitesses avant chaque changement de vitesse.
Une valeur de force proportionnelle est alors appliquée à l'actionneur 24 en utilisant une modulation par largeur d'impulsion (PWM) comme on le voit sur la figure 5. La pleine puissance de l'actionneur (rapport cyclique de %) n'est jamais utilisée dans le système de
changement de vitesse 10.
Une vue d'ensemble des composants principaux du module de commande de boîte de vitesses 20 est indiquée sur la figure 6. Un module de dégagement de vitesse 92 reçoit un signal électrique en entrée indicatif d'une vitesse sélectionnée à partir du levier de changement de vitesse 26. Pour réaliser un changement de vitesse complet, la tringle de changement de vitesse 62 doit tout d'abord être actionnée depuis sa position de vitesse engagée en cours vers une position de point mort sur la base d'un signal électrique émis par le module de dégagement de vitesse 92. Ensuite, un module de
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déplacement transversal 94 émettra (si nécessaire) un signal électrique afin de faire tourner la tringle de changement de vitesse 62 vers une autre position de point mort qui l'aligne avec la position de vitesse engagée pour la vitesse sélectionnée, et un module d'engagement de vitesse 96 émettra un signal électrique afin d'actionner la tringle de changement de vitesse 62
jusqu'à la position de vitesse engagée sélectionnée.
Comme on l'a décrit précédemment, l'engagement d'une vitesse implique de façon particulière trois forces d'actionnement, de sorte que la modulation en largeur d'impulsion varie afin d'inclure un premier signal électrique indicatif d'une force d'entrée, un second signal indicatif de la force de synchronisation calculée, et un troisième signal électrique indicatif d'une force finale. Un module de présélection 97, relié à l'embrayage , empêche l'émission de ces signaux d'actionnement
jusqu'à ce que la pédale d'embrayage 52 ait été enfoncée.
En outre, un module de protection 98 surveille la vitesse de l'arbre (ou des arbres) et la vitesse du véhicule, et détermine ensuite une condition de changement de vitesse en comparant ces valeurs de vitesses à des valeurs de vitesses prédéterminées. Pendant une condition de changement de vitesse inacceptable, le module de protection 98 empêche l'émission de ces signaux d'actionnement vers l'actionneur 24. Enfin, un module d'interverrouillage d'embrayage 99 est relié au dispositif d'interverrouillage d'embrayage 54, et surveille l'actionnement de la tringle de changement de vitesse 62, et empêche ainsi la réapplication de l'embrayage avant que la tringle de changement de vitesse 62 n'ait engagé la vitesse sélectionnée.
La présélection du changement de vitesse, les mesures de protection et l'interverrouillage de l'embrayage sont chacun décrits plus en détail. La présélection du changement de vitesse permet au conducteur de choisir la vitesse qu'il souhaite passer ensuite en utilisant le levier de changement de vitesse 26. La vitesse présélectionnée est choisie en déplaçant le levier de changement de vitesse vers la position désirée sans enfoncer la pédale d'embrayage. Comme la pédale d'embrayage n'est pas encore enfoncée, le système de changement de vitesse 10 prend note de la vitesse souhaitée, et attend le signal d'embrayage qui indique que l'embrayage a été débrayé. Cette présélection peut se faire à un instant quelconque, pendant que le véhicule est dans une vitesse quelconque, et pendant que le véhicule roule à une vitesse quelconque. L'option a été ajoutée afin de faciliter la réalisation d'une boite de
vitesses à commande manuelle automatisée.
Une fois la nouvelle vitesse sélectionnée, l'affichage pour le conducteur 30 continuera d'afficher la vitesse actuellement engagée, tout en indiquant la nouvelle vitesse sélectionnée en utilisant un indicateur clignotant. Une fois que l'embrayage est débrayé, le système de changement de vitesse 10 procède automatiquement à la réalisation du changement de vitesse souhaité. Lorsque la pédale d'embrayage 62 est enfoncée à moitié, le module de présélection 97 donne pour instruction à l'actionneur 24 de dégager la vitesse et de passer au point mort. Lorsque la pédale d'embrayage 62 atteint l'état entièrement enfoncé, l'achèvement du changement de rapport est réalisé en engageant la vitesse présélectionnée. Pendant toute cette séquence, le module de protection 98 surveille en permanence le véhicule et la boite de vitesses (c'est-à-dire la vitesse du
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véhicule, la vitesse à l'arbre) quant à des conditions de
mise en oeuvre sûres.
Un signal sonore indique au conducteur l'achèvement du changement de vitesse, ce qui indique au conducteur que l'embrayage 50 peut être réembrayé. Le but du lancement de la séquence de changement de vitesse lorsque la pédale d'embrayage 52 n'est qu'à moitié enfoncée est de communiquer la sensation d'un changement de vitesse perçu plus rapidement. Le dégagement d'une vitesse alors que l'embrayage 50 est en train d'être débrayé ne présente pas de danger ni pour le conducteur, ni pour la
boîte de vitesses.
Avec une approche de commande logicielle, des mesures de protection sont facilement incorporées dans le module de commande de la boite de vitesses 20. Le principal souci dans un système de changement de vitesse à déclenchement manuel est d'engager des vitesses lorsque les conditions ne sont pas sûres, soit pour le conducteur, soit pour les éléments mécaniques de la boîte de vitesses. Avec des actionneurs puissants, le conducteur dispose de peu de recours une fois qu'un
changement de vitesse a été ordonné.
Les rétrogradages sont une cause majeure de mauvaise usage des synchroniseurs et d'usure excessive. Par exemple, un rétrogradage de 5ème vitesse en 1ère à 101,5 km/h (55 milles/h) amènerait les synchroniseurs à être surchargés, avec un cognement éventuel. Le module de protection 98 surveille les vitesses du véhicule et les vitesses sélectionnées afin de garantir que des changements de vitesse dangereux ne soient jamais déclenchés, en prenant ainsi la priorité sur les instructions du levier de changement de vitesse. Pour la présente invention, le module de commande de boîte de vitesses 20 ne permettra le passage des vitesses
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suivantes que lorsque l'arbre de sortie de la boite de vitesses se trouvera dans les plages suivantes: Plage d'enclenchement de vitesse sûr ((tr/min)arbre de sortie) 1ère vitesse: O à 1 250 tr/min 2ème vitesse: O à 2 150 tr/min 3ème vitesse: 575 à 3 575 tr/min 4ème vitesse: 800 à 5 000 tr/min ème vitesse: 1 100 à 6 850 tr/min Marche arrière: O à 300 tr/min Des commandes électroniques permettent également un dispositif d'interdiction de passage en marche arrière sans la nécessité de composants mécaniques supplémentaires. Les composants de ressorts et cames classiques ne sont plus nécessaires. Cette fonction est réalisée en surveillant la vitesse du véhicule et les vitesses des arbres de la boîte de vitesses. Si le véhicule se déplace en marche avant avec une vitesse d'arbre de sortie en marche arrière supérieure à 300 tr/min, alors la logique de commande ne permet pas à
l'actionneur d'engager la marche arrière.
Certaines boîtes-ponts et boîtes de vitesses ne comportent pas de synchroniseurs pour la marche arrière, principalement à titre de mesure d'économie de coût. En conséquence, lorsque l'on passe rapidement en marche arrière lors d'un arrêt en roulant sur l'erre, un cognement se produira en raison de ce que l'arbre de sortie tourne toujours légèrement ou en raison de ce que l'arbre d'entrée tourne toujours légèrement. Le module de commande de la boîte de vitesses 20 surveille la vitesse des deux arbres (d'entrée et de sortie) afin de garantir qu'un passage en marche arrière ne soit pas réalisé dans
ces conditions pouvant entraîner un cognement.
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Une caractéristique d'interverrouillage de l'embrayage a également été incluse dans le système afin d'empêcher une application de l'embrayage et un passage de vitesse simultanés par inadvertance. Comme le conducteur conserve la commande de l'embrayage 50, le module doit garantir que les erreurs du conducteur ne compromettent pas la sécurité du système. Un dispositif
d'interverrouillage de l'embrayage 54 est un électro-
aimant à noyau plongeur d'embrayage qui est inséré entre la pédale d'embrayage 52 et l'embrayage 50. Deux commutateurs d'embrayage sont utilisés pour déterminer quand la pédale d'embrayage 52 est approximativement à moitié enfoncée, et également quand l'embrayage 50 est presque entièrement débrayé. Il est également envisagé que le dispositif d'interverrouillage d'embrayage puisse être une soupape hydraulique comportant une dérivation à une voie ou autre dispositif similaire, qui permettra au conducteur d'enfoncer davantage la pédale de débrayage si
l'interverrouillage est activé.
Le module d'interverrouillage de l'embrayage 99 détecte en continu la position de la tringle de changement de vitesse et active le dispositif d'interverrouillage de l'embrayage 54. Il ne permettra au changement de vitesse de commencer que si la pédale d'embrayage 52 est entièrement enfoncée. Si l'engagement d'une vitesse a été commencé et que la pédale d'embrayage 52 est alors relâchée, le dispositif d'interverrouillage de l'embrayage 54 soit empêchera que l'embrayage ne soit réappliqué, soit ralentira la réapplication de l'embrayage afin de permettre au changement de vitesse de s'achever. Ce dispositif contient un clapet anti-retour destiné à permettre que l'embrayage 50 soit débrayé même quand le dispositif d'interverrouillage de l'embrayage 54 est activé. Il n'interférera pas avec l'actionnement par
le conducteur de l'embrayage 50.
Les figures 7 à 16 sont des organigrammes représentant une réalisation plus détaillée du module de commande de boîte de vitesses 20 d'un premier mode de réalisation préféré de la présente invention. Le pavé de départ 100 indique le début du traitement en boucle principale. Le pavé 102 annonce la vitesse en cours. Le pavé de décision 104 détermine si une nouvelle vitesse a été demandée, comme cela est indiqué par un signal électrique en entrée provenant du levier de changement de vitesse 26. Si une nouvelle vitesse a été sélectionnée, alors le pavé 106 éteint l'indicateur à flèche de changement de rapport vers le haut sur l'affichage du conducteur 30, avant de passer au sous-programme de protection 120. Si une nouvelle vitesse n'a pas été sélectionnée, alors le pavé de décision 108 déterminera
si un changement de rapport vers le haut est nécessaire.
Si la vitesse de l'arbre dépasse un certain critère prédéterminé indiquant la nécessité de passer à la vitesse supérieure suivante, alors le pavé 110 allume l'indicateur à flèche de changement de rapport vers le haut, sinon le pavé 112 éteint l'indicateur à flèche de changement de rapport vers le haut, mais dans l'un ou l'autre cas, le déroulement retourne au traitement en
boucle principale au pavé 100.
En se référant à la figure 8, le sous-programme de protection 120 comprend le traitement du module de protection 98 et du module de présélection 97. Le pavé 122 allume l'indicateur visuel du rapport sélectionné en faisant clignoter la couronne autour de la vitesse correspondante sur l'affichage du conducteur 30. Le pavé de décision 124 facilite le changement de vitesse avec présélection en réévaluant si une nouvelle vitesse a été demandée. Si une nouvelle vitesse a été sélectionnée, alors le vibreur d'achèvement de changement de vitesse et d'autres avertisseurs de changement de vitesse sont éteints au pavé 126 avant de poursuivre le traitement au pavé 122. Par contre, si une nouvelle vitesse n'a pas été sélectionnée, alors le pavé de décision 128 détermine l'état de l'allumage du véhicule. Lorsque l'allumage est en fonction, des mesures de protection sont mises en oeuvre au pavé de décision 130. Comme on l'a décrit précédemment, les mesures de protection du pavé 130 évaluent les conditions de changement de vitesse en comparant la vitesse de l'arbre et la vitesse du véhicule à des valeurs prédéterminées pour la vitesse sélectionnée. Si la vitesse de l'arbre et la vitesse du véhicule sont comprises à l'intérieur des plages prédéterminées admissibles, alors le pavé 132 éteint le vibreur d'achèvement de changement de vitesse et d'autres avertisseurs d'erreur avant que le traitement de changement de vitesse ne soit autorisé à se poursuivre, sinon, le symbole visuel d'erreur est allumé, et le symbole d'enfoncement de l'embrayage est éteint sur l'affichage du conducteur 30 au pavé 134. En raison de cette condition de changement de vitesse inacceptable, le
traitement revient depuis le pavé 134 au pavé 124.
Le pavé 132 poursuit le traitement de changement de vitesse au pavé de décision 134 qui évalue l'état de l'embrayage. Comme le changement de vitesse ne se produira pas avant que la pédale d'embrayage ne soit enfoncée (dans une condition de changement de vitesse acceptable), alors le conducteur peut présélectionner la vitesse désirée suivante en utilisant le levier de changement de vitesse. Si la pédale d'embrayage n'est pas enfoncée et qu'une condition de changement de vitesse acceptable apparaît, alors le pavé 136 fait clignoter le symbole d'enfoncement de la pédale d'embrayage, et renvoie le traitement au pavé 124. Cette logique en boucle permet au conducteur de présélectionner la vitesse désirée suivante. A l'inverse, si la pédale d'embrayage a été enfoncée dans des conditions de changement de vitesse acceptables, alors le pavé 138 éteint le symbole d'enfoncement de la pédale d'embrayage et active le dispositif d'interverrouillage de l'embrayage. Le traitement de changement de vitesse physique commence au
sous-programme de dégagement de vitesse 150.
En revenant au pavé 130, lorsque l'allumage est coupé, le vibreur d'indication d'achèvement de changement de rapport et d'autres avertisseurs de changement de vitesse sont éteints au pavé 140. Ensuite, le pavé de décision 142 détermine si la vitesse sélectionnée suivante est le point mort, et, si c'est le cas, revient au sous- programme de boucle principale au pavé 100. Si la vitesse sélectionnée suivante n'est pas le point mort et que la vitesse du véhicule est nulle, alors le pavé de
décision 144 oriente le déroulement vers le sous-
programme de protection du pavé 120, tandis que si la vitesse du véhicule n'est pas nulle, alors le traitement se poursuit par le sous- programme de dégagement de
vitesse 150.
Le sous-programme de dégagement de vitesse 150, comme indiqué sur la figure 9, génère le signal destiné à actionner la tringle de changement de vitesse depuis sa position de vitesse engagée en cours vers une position de point mort. Le pavé de décision 152 détermine si la tringle de changement de vitesse est dans une position de point mort, et, si c'est le cas, passe au sous-programme de déplacement transversal 160. Cependant, si la tringle de changement de vitesse n'est pas en position de point mort, alors un signal électrique est émis afin de déplacer la tringle de changement de vitesse vers une position de point mort au pavé 154. Le pavé de décision 156 assure que la tringle de changement de vitesse ait atteint sa position de point mort visée, avant de mettre fin au signal électrique qui est émis vers l'actionneur 24 au pavé 158. Un principe de commande proportionnelle et dérivée, comme on le voit sur la figure 16, est utilisé pour obtenir la position de l'actionneur au niveau de sa position de point mort cible. Le pavé 158 poursuit le traitement de changement de vitesse par le
sous-programme de déplacement transversal 160.
Sur la figure 10, le sous-programme de déplacement transversal 160 émet un signal électrique (si nécessaire) afin de faire tourner la tringle de changement de vitesse vers une autre position de point mort qui l'aligne avec la position de vitesse engagée pour la vitesse sélectionnée. Par exemple, si la tringle de changement de vitesse est actuellement dans la position de point mort B (correspondant aux troisième et quatrième vitesses), alors elle doit être tournée dans le sens des aiguilles d'une montre jusque dans une position de point mort A si la vitesse sélectionnée est soit la première, soit la seconde vitesse. Le pavé de décision 162 détermine si la vitesse sélectionnée est le point mort, et, si c'est le cas (comme la tringle de changement de vitesse n'a pas besoin d'être actionnée) passe au sous-programme d'engagement de vitesse 190. Cependant, si la tringle de changement de vitesse n'est pas dans une position de point mort, alors le pavé de décision 164 détermine si la nouvelle vitesse sélectionnée est la première ou la seconde vitesse. Si la vitesse sélectionnée est la première ou la seconde vitesse, alors le pavé de décision 166 détermine si la tringle de changement de vitesse est dans la position de point mort A. Si la tringle de changement de vitesse est actuellement au niveau de la position de point mort A, alors le traitement passe au sous-programme d'engagement de vitesse 190, sinon, la position de point mort est établie à (X =)A au pavé 168, et le traitement se poursuit au niveau du pavé 180. Si la vitesse sélectionnée n'est pas la première ou la seconde vitesse, alors le pavé de décision 170 détermine si la vitesse sélectionnée est la troisième ou la quatrième vitesse. Si la vitesse sélectionnée est la troisième ou la quatrième vitesse, alors le pavé de décision 170 détermine si la tringle de changement de vitesse se trouve dans la position de point mort B. Si la tringle de changement de vitesse est actuellement au niveau de la position de point mort B, alors le traitement passe au sous-programme d'engagement de vitesse 190, sinon la position de point mort est établie à (X =)B au pavé 174, et le traitement se poursuit au niveau du pavé 180. Si la vitesse sélectionnée n'est pas la troisième ou la quatrième vitesse, alors le pavé 176 suppose que la vitesse sélectionnée est la cinquième ou la marche arrière. Le pavé de décision 178 détermine si la tringle de changement de vitesse se trouve dans la position de point mort C. Si la tringle de changement de vitesse est actuellement au niveau de la position de point mort C, alors le traitement passe au sous-programme d'engagement de vitesse 190, sinon la position de point mort est établie à (X =)C au pavé 179, et le traitement se
poursuit au niveau du pavé 180.
Le pavé 180 émet un signal électrique afin de faire tourner la tringle de changement de vitesse vers la position x qui a été établie. Le pavé de décision 182 s'assure que la tringle de changement de vitesse a été tournée jusqu'à la position x et, si ce n'est pas le cas, revient au traitement du pavé 180. De nouveau, un
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principe de commande proportionnelle et dérivée, comme on le voit sur la figure 16, est utilisé pour obtenir la position de l'actionneur au niveau de sa position de point mort cible. Après que la tringle de changement de vitesse a atteint la position x, l'actionneur est alors arrêté au pavé 184 avant de passer au sous-programme
d'engagement de vitesse 190.
En se référant à la figure 11, le sous-programme d'engagement de vitesse 190 génère un signal afin d'actionner la tringle de changement de vitesse jusque dans une position de vitesse engagée sélectionnée. Le pavé de décision 192 détermine si la vitesse sélectionnée est le point mort et, si c'est le cas (comme la tringle de changement de vitesse n'a pas besoin d'être actionnée) passe au sous-programme de changement de vitesse réalisé 270. Cependant, si la vitesse sélectionnée n'est pas le point mort, alors la vitesse de rotation de l'arbre d'entrée (ISS) et la vitesse de rotation de l'arbre de sortie (OSS) sont calculées au pavé 194. Sur la base de la vitesse qui a été sélectionnée, le pavé de décision 196 détermine si le mouvement de fourchette de l'actionneur se fera vers l'avant ou vers l'arrière pour engager la vitesse. Au pavé 198, le mouvement de fourchette est établi vers l'arrière (lorsque la vitesse sélectionnée est 1, 3 ou 5), tandis qu'au pavé 200 le mouvement de fourchette est établi vers l'avant, mais dans l'un ou l'autre cas, le traitement se poursuit au pavé 202. Le pavé 202 consulte diverses constantes, comprenant une constante de vitesse (K1), une constante de force au-dessus de -1,1 C (30 F) (K2), une constante de force au-dessous de -1,1 C (30 F) (K3), une force de synchronisation minimum, etc., qui sont mémorisées dans une mémoire EPROM associée au module de commande de boîte de vitesses 20. Le bloc 204 calcule la vitesse de rotation différentielle entre l'arbre d'entrée et l'arbre de sortie avant de poursuivre le traitement au pavé 206
de la figure 12.
A la suite du pavé 206, le pavé de décision 208 évalue la température d'huile du moteur du véhicule. Si la température d'huile dépasse -1,1 C (30 F), alors le pavé 210 calcule la force de synchronisation en utilisant la constante K2. Ensuite, le pavé de décision 212 détermine si cette force de synchronisation calculée dépasse une valeur de force minimum prédéterminée. Si tel est le cas, alors le traitement passe au pavé 222, mais sinon, la force de synchronisation est établie à cette force minimum au pavé 214 avant de passer au pavé 222. De façon similaire, lorsque la température d'huile est inférieure à -1,1 C (30 F), alors le pavé 216 calcule
la force de synchronisation en utilisant la constante K3.
Le pavé de décision 218 détermine si cette force de synchronisation calculée dépasse une valeur de force minimum et, si c'est le cas, passe alors au pavé 222. Si ce n'est pas le cas, la force de synchronisation est établie à cette force minimum au pavé 220 avant de passer au pavé 222. Au pavé 222, un temporisateur d'engagement de vitesse est armé, le frein de tringle de changement de vitesse est libéré, et la modulation par largeur d'impulsion est établie afin de commencer un actionnement linéaire de la tringle de changement de vitesse suivant une force d'entrée prédéterminée. Un capteur récupère la position de la tringle de changement de vitesse au pavé 224 en vue d'une évaluation de la position de tringle de changement de vitesse par rapport à une distance d'entrée prédéfinie au pavé 226. Si la tringle de changement de vitesse est au- delà de cette distance d'entrée, alors le traitement passe au pavé 230, sinon, le pavé de décision 228 examine la durée d'engagement de vitesse écoulée. Si
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2 8 la durée écoulée est inférieure à 12 ms, alors le traitement revient au pavé 224, mais si la durée écoulée est supérieure à 21 ms, alors le traitement passe au pavé 230. Le pavé 230 commence l'application de la force de synchronisation calculée à la tringle de changement de vitesse en établissant la sortie modulée en largeur d'impulsion à la valeur de sortie correspondante. Le pavé
232 forme la transition vers la figure 13.
Un capteur récupère la position de la tringle de changement de vitesse au pavé 234 en vue d'une évaluation de la position de tringle de changement de vitesse par rapport à une distance de synchronisation prédéfinie au pavé de décision 236. Si la tringle de changement de vitesse n'a pas encore atteint cette distance, alors le pavé de décision 238 évalue la durée d'engagement de vitesse écoulée. Une durée écoulée inférieure à 400 ms ramène le traitement au pavé 234, mais sinon la durée écoulée indique une erreur dans le traitement de changement de vitesse, et le fait ainsi passer au pavé de décision 240. Au pavé 240, une durée écoulée inférieure à 480 ms interrompt la sortie modulée en largeur
d'impulsion au pavé 242 avant de revenir au pavé 234.
Cependant, une durée écoulée qui dépasse 480 ms fait passer au pavé de décision 244. De nouveau, la durée d'engagement de vitesse écoulée est évaluée, une durée écoulée inférieure à 860 ms établissant la sortie modulée en largeur d'impulsion à une valeur maximum au pavé 246 avant de revenir au pavé 234, sinon, le traitement passe au pavé 264. Le pavé 264 coupe la modulation en largeur d'impulsion, établit le frein, libère le dispositif d'interverrouillage de l'embrayage, et réarme les temporisateurs d'engagement de vitesse et de fin, avant de revenir au sous-programme de boucle principale au pavé 100.
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2 9 Une fois que la tringle de changement de vitesse a atteint la distance de synchronisation, le pavé 250 lance un temporisateur de fin et établit la sortie modulée en largeur d'impulsion afin de produire une force finale qui est la force finale nécessaire pour déplacer le manchon jusqu'à engager la vitesse. Un capteur récupère la position de la tringle de changement de vitesse au pavé 252 en vue d'une évaluation de ce que la tringle de changement de vitesse a engagé la vitesse sélectionnée au pavé de décision 254. Si la vitesse sélectionnée est engagée, alors le pavé 256 interrompt la modulation en largeur d'impulsion, établit le frein, et réinitialise les temporisateurs d'engagement de vitesse et de fin, avant de passer au sous-programme de changement de vitesse réalisé 270. Si la vitesse sélectionnée n'est pas engagée, alors le pavé de décision 258 évalue la durée d'engagement de vitesse écoulée. Le traitement passe au pavé 264 si la durée dépasse 980 ms, mais sinon passe au pavé de décision 260 afin d'évaluer la durée finale. Si la durée finale écoulée dépasse 100 ms, le pavé 262 établit la sortie modulée en largeur d'impulsion afin de générer une force finale plus élevée (c'est-à-dire, livres) qui garantit que la vitesse soit engagée, et revient ensuite au pavé 252, mais sinon il revient
directement au pavé 252.
Un mode de réalisation en variante du traitement décrit ci-dessus de la figure 13 est représenté sur la figure 14. Un traitement identique se produit dans ce mode de réalisation, excepté comme on le voit, pour les pavés 266 et 268 (similaires aux pavés 234 et 236, respectivement de la figure 13). Plutôt que de se concentrer sur le déplacement de la tringle de changement de vitesse, cette approche compare la vitesse de l'arbre d'entrée à la vitesse de l'arbre de sortie pour
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3O déterminer quand la synchronisation se produit. Un capteur récupère les vitesses des arbres d'entrée et de sortie au pavé 266 en vue d'une comparaison de ces valeurs au pavé de décision 268, mais sinon le traitement se poursuit comme décrit sur la figure 13. Le changement de vitesse est physiquement achevé, mais il existe certaines fonctions annexes qui doivent être réalisées dans le sous-programme de changement de vitesse achevé 270, comme indiqué sur la figure 15. Le pavé 272 arrête le dispositif d'interverrouillage de l'embrayage, éteint l'indicateur d'erreur, génère un signal audible à partir d'un vibreur d'achèvement de changement de vitesse, éteint l'indicateur visuel de la vitesse sélectionnée précédemment, et allume l'indicateur visuel de la vitesse sélectionnée actuellement. Le pavé de décision 274 détermine si une nouvelle vitesse a été sélectionnée. Si une nouvelle vitesse a été sélectionnée, alors le voyant avertisseur de libération de l'embrayage est éteint au pavé 276, et le traitement se poursuit par le sous-programme de protection 120, mais si ce n'est pas le cas, l'état de l'embrayage est vérifié au pavé de décision 278. Lorsque l'embrayage n'a pas été libéré, un voyant indicateur de libération d'embrayage clignote pour le conducteur au pavé 280, et le traitement revient au pavé 274. Cependant, lorsque l'embrayage a été libéré, le voyant indicateur de libération de l'embrayage est éteint au pavé 282. Si la vitesse précédemment sélectionnée était le point mort comme déterminé par le pavé de
décision 284, alors le traitement revient au sous-
programme de boucle principale au pavé 100, sinon, un retard de temporisation est prévu au pavé 286 afin de permettre à l'embrayage de s'appliquer et à la chaîne de transmission de se régulariser. Si une nouvelle vitesse est sélectionnée pendant ce retard de temporisation, le
pavé de décision 288 annule le retard et revient au sous-
programme de boucle principale au pavé 100. Si aucune nouvelle vitesse n'est sélectionnée, le retard n'est pas annulé, et le pavé de décision 290 vérifie que les vitesses d'entrée et de sortie sont en corrélation avec la vitesse engagée. Si le fonctionnement est normal, alors les voyant indicateurs d'erreur sont éteints au pavé 292, et le déroulement revient au sous-programme de boucle principale 100, tandis que si le fonctionnement n'est pas normal, alors les voyants indicateurs d'erreur
sont allumés au pavé 294 avant de revenir au sous-
programme de boucle principale 100.
Enfin, la conception des synchroniseurs doit être prise en compte de façon soigneuse dans tout principe de changement de vitesse automatisé, et en particulier pour le système de changement de vitesse de la présente invention. Tandis qu'une boite de vitesses destinée à un changement de vitesse mécanique normal est conçue pour des forces de changement de vitesse caractéristiques et du pire cas spécifiées créées par le conducteur et le levier de changement de vitesse, l'addition d'actionneurs hydrauliques ou électromécaniques peut introduire des forces de changement de vitesse au-dessus et au-delà de celles que l'on observe dans la conception d'origine. Une défaillance à analyser de façon appropriée les forces et les densités d'énergie subies au niveau du synchroniseur peut conduire à une usure prématurée du synchroniseur et
à des conditions de cognement.
Les durées de changement de vitesse idéales pour le système de changement de vitesse 10 seraient aussi faibles que possible, inférieures à 50 ms par exemple. Il en résulterait un système dans lequel on ne percevrait plus de retard dans la réponse de la boîte de vitesses aux instructions du conducteur données par l'intermédiaire du levier de changement de vitesse. Dans des systèmes de boite de vitesses à commande manuelle entièrement automatisées, des interruptions du couple sont particulièrement sensibles,en particulier lorsqu'on les compare à une transmission automatique classique. Afin de se rapprocher de ces durées de changement de vitesse relativement idéales, les durées de synchronisation (uniquement une partie de la durée de changement de vitesse totale) devraient être très faibles. L'utilisation d'un actionneur puissant (hydraulique) pourrait permettre d'atteindre ce but, avec ou sans bruits de mise en prise brutale. Cependant, si des densités d'énergie continuellement élevées apparaissent sur les pignons coniques des synchroniseurs pendant tous les changements de vitesse, une usure axiale excessive des synchroniseurs résultera en une durée de
vie réduite et des performances réduites.
L'usure des synchroniseurs est principalement fonction du type de matériau antifriction des synchroniseurs et de la densité d'énergie du frottement rencontré. Certains matériaux caractéristiques utilisés sont des garnitures de friction de laiton, de papier, de molybdène et frittées. Si des forces de changement de vitesse supérieures à la normale sont présentes dans le système de changement de vitesse 10, alors le type du matériau des synchroniseurs doit être revu. Le laiton présente des propriétés d'usure à l'extrémité basse des courbes de performance, tandis que du matériau fritté présente de très bonnes caractéristiques d'usure. Le premier mode de réalisation de la présente invention a utilisé le même synchroniseur que celui qui était présent dans la version de grande série de la boîte de vitesses, qui était fait de bronze fritté. Il n'est pas apparu de problèmes supplémentaires provenant des forces de changement de vitesse potentiellement plus élevées qui étaient utilisées dans le système de changement de vitesse 10. Si l'on avait utilisé du papier, alors la conception des synchroniseurs aurait nécessité une révision. On devra se rappeler que ce système de changement de vitesse agit sur le plan fonctionnel comme une boîte de vitesses à commande manuelle mécanique, et donc qu'il n'y a pas de commande électronique du moteur ou de commande électronique de l'embrayage associées à ce système. De ce fait, lorsque des changements de vitesse sont réalisés, non seulement le conducteur doit commander l'embrayage, mais le conducteur doit également utiliser la pédale d'accélérateur pendant les changements de vitesse. Lors la réapplication de l'embrayage, le conducteur doit toujours relever le pied sur l'accélérateur afin d'empêcher un emballement du moteur. On envisage que le système de changement de vitesse 10 de la présente invention puisse être intégré à un système d'embrayage
automatique et à d'autres systèmes de commande du moteur.
Bien que des modes de réalisation particuliers aient été présentés et décrits en détail afin d'illustrer les principes de la présente invention, on comprendra que l'invention peut être mise en oeuvre d'autres manières sans s'écarter de tels principes. Comme cela sera évident pour l'homme de l'art, le système de changement de vitesse 10 peut être incorporé dans divers types de boîtes de vitesse à commande manuelle. Par exemple, une boîte de vitesses employant une conception à trois tringles pourrait utiliser la même commande par logiciel avec de légères modifications afin d'envoyer des signaux d'actionnement à chacun de trois actionneurs qui seraient accouplés à une tringle correspondante. Le nombre et le type de l'actionneur ou des actionneurs utilisés, de même que l'intégration à l'embrayage du système de changement de vitesse de la présente invention, peuvent varier en fonction de la configuration de la boite de vitesses. En outre, des modifications mécaniques peuvent être apportées à la boite de vitesses afin d'améliorer les durées de changement de vitesse, y compris en utilisant des synchroniseurs coniques doubles et des actionneurs améliorés. Pour la plupart des applications à commande manuelle automatisée, on utilisera des boîtes de vitesses plus petites que celles utilisées pour le système de changement de vitesse du premier mode de réalisation. Bien que cette boîte de vitesses ait été destinée à une application à des camionnettes ou véhicules utilitaires, la plupart des applications à commande manuelle automatisée sont centrées autour de plateformes de véhicule de petite taille et de taille moyenne. Cette réduction de taille de la boîte de vitesses signifie des inerties plus faibles des pignons, des arbres et de l'embrayage, qui se traduisent par des charges de synchronisation plus légères. En outre, les dimensions des actionneurs sont réduites. L'homme de l'art se rendra facilement compte à partir d'une telle
description et à partir des dessins annexés et des
revendications que divers changements, modifications et
variantes peuvent être apportés ici sans s'écarter de l'esprit et de la portée de l'invention telle qu'elle est
décrite dans les revendications qui suivent.
Claims (18)
1. Dispositif destiné à soutenir un système de changement de vitesse à commande électronique (10) destiné à une boite de vitesses d'un véhicule à moteur, comportant un levier de changement de vitesse (26) permettant de sélectionner une vitesse, ainsi qu'un actionneur (24), comprenant: un module de lancement (100) relié audit levier de changement de vitesse, destiné à recevoir un signal électrique en entrée indicatif de ladite vitesse sélectionnée et à émettre un premier signal électrique indicatif d'une force d'entrée, un module de synchronisation relié audit module de lancement, destiné à déterminer une force de synchronisation et à émettre un second signal électrique indicatif de ladite force de synchronisation, et un module d'achèvement relié audit module de synchronisation, destiné à émettre un troisième signal électrique indicatif d'une force finale, grâce à quoi l'actionneur actionne une tringle de changement de vitesse de la boîte de vitesses sur la base dudit premier
signal, dudit second signal et dudit troisième signal.
2. Dispositif selon la revendication 1, comprenant en outre: un embrayage relié à la boîte de vitesses, comportant un levier d'embrayage (52) et un dispositif d'interverrouillage d'embrayage (54) relié entre la pédale dudit embrayage et ledit embrayage, et un module d'interverrouillage d'embrayage (99) relié audit dispositif d'interverrouillage d'embrayage destiné à empêcher la réapplication de l'embrayage avant que ladite tringle de changement de vitesse n'ait engagé ladite vitesse sélectionnée en surveillant l'actionnement
de ladite tringle de changement de vitesse.
3. Dispositif selon la revendication 2, comprenant en outre: un module de présélection (97) relié à l'actionneur et audit embrayage destiné à empêcher l'émission dudit premier signal, dudit second signal et dudit troisième signal jusqu'à ce que ladite pédale d'embrayage soit
enfoncée.
4. Dispositif selon la revendication 1, comprenant en outre: un module de protection (98) relié à la boîte de vitesses destiné à surveiller une vitesse d'arbre de la boîte de vitesses et une vitesse de véhicule du véhicule, et à déterminer une condition de changement de vitesse en comparant ladite vitesse d'arbre et ladite vitesse du véhicule à une vitesse d'arbre prédéterminée et à une vitesse de véhicule prédéterminée pour ladite vitesse sélectionnée, grâce à quoi ledit module de protection empêche l'émission dudit premier signal, dudit second signal et dudit troisième signal pendant une condition de
changement de vitesse inacceptable.
5. Dispositif selon la revendication 1, comprenant en outre: un module de dégagement de vitesse (92) relié au levier de changement de vitesse, destiné à recevoir ledit signal électrique en entrée et à émettre un signal de dégagement de vitesse, grâce à quoi l'actionneur actionne ladite tringle de changement de vitesse depuis une position de vitesse en cours jusque dans une première position de point mort sur la base dudit signal de dégagement de vitesse, et un module de déplacement transversal (94) relié audit module de dégagement de vitesse, destiné à émettre un signal de déplacement transversal, grâce à quoi l'actionneur actionne ladite tringle de changement de vitesse depuis ladite première position de point mort vers une seconde position de point mort sur la base dudit
signal de déplacement transversal.
6. Dispositif selon la revendication 1, dans lequel ladite force de synchronisation est déterminée en utilisant un premier terme de compensation de température lorsqu'une température d'huile est supérieure à un seuil de température d'huile et un second terme de compensation de température lorsque ladite température d'huile est
inférieure audit seuil de température d'huile.
7. Dispositif destiné à soutenir un système de changement de vitesse à commande électronique destiné à une boîte de vitesses à commande manuelle à vitesses multiples d'un véhicule à moteur, comprenant: un levier de changement de vitesse (26) actionné à la main permettant de sélectionner une vitesse, un module de lancement (100) relié audit levier de changement de vitesse, destiné à recevoir un signal électrique en entrée indicatif de ladite vitesse sélectionnée et à émettre un premier signal électrique indicatif d'une force d'entrée, un module de synchronisation relié audit module de lancement, destiné à déterminer une force de synchronisation et à émettre un second signal électrique indicatif de ladite force de synchronisation, un module d'achèvement relié audit module de synchronisation, destiné à émettre un troisième signal électrique indicatif d'une force finale, et un actionneur à mouvement double (24) relié à une tringle de changement de vitesse de la boîte de vitesses, répondant audit premier signal, audit second signal et audit troisième signal afin d'actionner ladite tringle de changement de vitesse de façon à engager ladite vitesse sélectionnée.
8. Dispositif selon la revendication 7, comprenant en outre: un embrayage à commande mécanique relié à la boîte de vitesses, comportant une pédale d'embrayage (52) et un dispositif d'interverrouillage d'embrayage (54) relié entre ladite pédale d'embrayage et ledit embrayage, et un module d'interverrouillage d'embrayage (99) relié audit dispositif d'interverrouillage d'embrayage destiné à empêcher la réapplication de l'embrayage avant que ladite tringle de changement de vitesse n'engage ladite vitesse sélectionnée, en surveillant l'actionnement de
ladite tringle de changement de vitesse.
9. Dispositif selon la revendication 8, comprenant en outre: un module de présélection (97) relié audit actionneur et audit embrayage, destiné à empêcher l'émission dudit premier signal, dudit second signal et dudit troisième signal jusqu'à ce que ladite pédale
d'embrayage soit enfoncée.
10. Dispositif selon la revendication 7, comprenant en outre: un module de protection (98) relié à la boite de vitesses, destiné à surveiller au moins une vitesse d'arbre de la boite de vitesses et une vitesse de véhicule du véhicule, et à déterminer une condition de changement de vitesse en comparant ladite vitesse d'arbre et ladite vitesse de véhicule à une plage acceptable prédéterminée de vitesses d'arbre pour ladite vitesse sélectionnée et à une plage acceptable prédéterminée de vitesses du véhicule pour ladite vitesse sélectionnée, grâce à quoi ledit module, de protection empêche l'émission dudit premier signal, dudit second signal et dudit troisième signal lorsque soit ladite vitesse d'arbre tombe à l'extérieur de ladite plage acceptable prédéterminée de vitesses d'arbre, soit ladite vitesse du véhicule tombe à l'extérieur de ladite plage acceptable
prédéterminée de vitesses du véhicule.
11. Dispositif selon la revendication 7, comprenant en outre: un module de dégagement de vitesse (92) relié audit levier de changement de vitesse destiné à recevoir ledit signal électrique en entrée et à émettre un signal de dégagement de vitesse, grâce à quoi ledit actionneur translate axialement ladite tringle de changement de vitesse depuis une position de vitesse en cours jusque dans une première position de point mort sur la base dudit signal de dégagement de vitesse, et un module de déplacement transversal (94) relié audit module de dégagement de vitesse destiné à émettre un signal de déplacement transversal, grâce à quoi ledit actionneur fait tourner ladite tringle de changement de vitesse depuis ladite première position de point mort vers une seconde position de point mort sur la base dudit
signal de déplacement transversal.
12. Procédé selon la revendication 7, dans lequel ladite force de synchronisation est déterminée en utilisant un premier terme de compensation de température lorsqu'une température d'huile est supérieure à un seuil de température d'huile et un second terme de compensation de température lorsque ladite température d'huile est
inférieure audit seuil de température d'huile.
13. Procédé de déplacement d'un système de changement de vitesse à commande électronique destiné à une boite de vitesses de véhicule automobile, ledit procédé comprenant les étapes consistant à: déterminer une force de synchronisation nécessaire pour translater une tringle de changement de vitesse de la boite de vitesses depuis une position de point mort jusque dans une position de vitesse engagée sélectionnée, appliquer une force d'entrée afin de déplacer ladite tringle de changement de vitesse depuis ladite position de point mort jusqu'à une position de présynchronisation, en rattrapant ainsi le jeu des synchroniseurs, appliquer ladite force de synchronisation afin d'actionner ladite tringle de changement de vitesse depuis ladite position de présynchronisation jusque dans ladite position de vitesse engagée sélectionnée, et appliquer une force finale afin de caler ladite tringle de changement de vitesse dans ladite position de
vitesse engagée sélectionnée.
14. Procédé selon la revendication 13, comprenant en outre les étapes consistant à: sélectionner une vitesse en utilisant un levier de changement de vitesse à commande manuelle, ladite vitesse étant associée à ladite position de vitesse engagée sélectionnée de ladite tringle de changement de vitesse de la boîte de vitesses, et débrayer un embrayage à commande mécanique afin de déclencher le changement de vitesse, avant l'étape consistant à déterminer une force de synchronisation.
15. Procédé selon la revendication 14, dans lequel ledit embrayage à commande mécanique comprend un mécanisme d'interverrouillage d'embrayage destiné à empêcher la réapplication dudit embrayage avant que ladite tringle de changement de vitesse ne soit dans
ladite position de vitesse engagée sélectionnée.
16. Procédé selon la revendication 13, comprenant en outre les étapes consistant à: surveiller une vitesse d'arbre de la boîte de vitesses ainsi qu'une vitesse de véhicule du véhicule, déterminer une condition de changement de vitesse en comparant ladite vitesse d'arbre et ladite vitesse de véhicule à une vitesse d'arbre prédéterminée et une vitesse de véhicule prédéterminée pour ladite vitesse sélectionnée, et empêcher le changement de vitesse pendant une
condition de changement de vitesse inacceptable.
17. Procédé selon la revendication 13, comprenant en outre les étapes consistant à: actionner ladite tringle de changement de vitesse depuis une position de vitesse engagée en cours jusque dans une première position de point mort, et actionner ladite tringle de changement de vitesse jusque dans une seconde position de point mort, grâce à quoi ladite tringle de changement de vitesse peut être actionnée depuis ladite seconde position de point mort jusqu'à ladite position de vitesse engagée sélectionnée, avant l'étape consistant à appliquer ladite force d'entrée.
18. Procédé selon la revendication 13, dans lequel ladite étape de détermination d'une force de synchronisation comprend en outre la détermination d'une température d'huile, et le calcul de ladite force de synchronisation en utilisant un premier terme de compensation de température lorsque ladite température d'huile est supérieure à un seuil de température d'huile et un second terme de compensation de température lorsque ladite température d'huile est inférieure audit seuil de
température d'huile.
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