WO1996031712A2 - Systeme a boite de vitesses mecanique robotisee comprenant des moyens de commande perfectionnes a l'arret du vehicule - Google Patents

Systeme a boite de vitesses mecanique robotisee comprenant des moyens de commande perfectionnes a l'arret du vehicule Download PDF

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Adriana Le Van
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Magneti Marelli France
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    • F16H61/0213—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing characterised by the signals used the signals being electric for gearshift control, e.g. control functions for performing shifting or generation of shift signal characterised by the method for generating shift signals
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    • F16H63/40—Control outputs from the control unit to change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion or to other devices than the final output mechanism comprising signals other than signals for actuating the final output mechanisms
    • F16H63/50—Signals to an engine or motor
    • F16H63/502—Signals to an engine or motor for smoothing gear shifts

Definitions

  • the present invention relates to the field of gearboxes for motor vehicles.
  • gear ratio engaged is chosen unequivocally by the driver, using a suitable lever and the switching or selection of gears are controlled mechanically and directly by the lever.
  • a module automatically controls the gearbox both in one direction of evolution of the reports and in the other, that is to say both in the up direction of the gear ratios and in the direction of descent of without the driver being able to impose a precise choice of gear.
  • FIG. 1 The conventional general structure of such a robotic mechanical gearbox system is shown diagrammatically in FIG. 1 attached.
  • These systems include conventional mechanical gearboxes 10 provided with actuators 20, generally fluid actuators or servo-controls, capable of acting on the gearbox 10 to perform gear changes on the basis of orders issued by a control assembly 30.
  • This control assembly 30 comprises a control lever 32 with manual actuation and control transducers 34 sensitive to the movement of the control lever 32 to define shift orders of the gearbox ratios.
  • the control assembly 30 is associated with an electronic module 40 which receives the aforementioned passage orders generated by the control transducers 34.
  • the electronic module 40 controls the actuators 20 associated with the gearbox 10.
  • the module electronic 40 is connected to sensors, for example a vehicle speed sensor 50, so that the electronic module 40 controls the execution by the actuators 20 of shift orders issued by the control assembly 30 as a function of the speed of the vehicle.
  • the electronic module 40 applies the orders from the control assembly 30, on the actuators 20, only on the condition that these orders are compatible with the operational conditions of the vehicle.
  • the driver thus remains in control of the engaged gear ratio, since he acts on the lever 32 to request a change of this gear (in the direction of an upshift or in the direction of a downshift, or even a request backwards).
  • the electronic module 40 manages the entire system and authorizes the gear change only if the operational conditions of the vehicle are compatible with this change.
  • the present invention now aims to improve the mechanical robotic gearbox systems.
  • this object is achieved according to the present invention thanks to a robotic mechanical gearbox system characterized in that it comprises means suitable for controlling the automatic engagement of the first gear when the system detects the vehicle stopped, engine running, with a gearbox ratio different from neutral or reverse position.
  • this object is achieved according to the present invention thanks to a robotic mechanical gearbox system characterized in that it comprises means adapted to control an automatic operating mode of the gearbox change of ratios .
  • this object is achieved according to the present invention thanks to a robotic mechanical gearbox system characterized by the fact that it comprises means adapted to manage and detect a low grip mode of the vehicle wheels and impose during 'Such a detection management capable of ensuring minimum variations in the engine torque transmitted to the wheels.
  • FIG. 1 previously described schematically represents in the form of functional blocks a robotized mechanical gearbox system conforming to the state of the art
  • FIG. 2 represents a schematic view of a system according to the present invention
  • FIG. 3 represents a block diagram of a system according to the present invention
  • FIG. 4 represents a flowchart of operation in automatic mode in accordance with the present invention
  • - Figure 5 shows an example of automatic mode operation
  • - Figure 6 shows a clutch control diagram
  • FIG. 2 appended A general view of the robotic mechanical gearbox system according to the present invention can be seen in FIG. 2 appended, which mainly comprises:
  • control assembly 300 which includes a manually actuated control lever 320 and control transducers 340 sensitive to the movement of the control lever 320 to define gearshift orders for the gearbox,
  • an electronic module 400 which receives the aforementioned passage orders generated by the control transducers 340 and which controls the actuators 200, 202 and 204 associated with the gearbox 100 and the clutch, via a hydraulic unit 210.
  • the module 400 electronic can be connected to a simple speed sensor 120 of the vehicle engine rotation so that the electronic module 400 controls the execution by the actuators 200, 202 and 204 of the gearbox change orders, issued by the control assembly 300, depending on engine speed.
  • the electronic module 400 is also directly connected to the engine management computer 500.
  • the module 400 can thus benefit from the information available on the computer 500 (in particular instantaneous engine torque, speed - that is to say rotation speed - of the engine and rotation speed at the output of the gearbox) and also control the latter to manage the torque engine, for example by acting on the control of the air intake throttle 510 or on the injection control.
  • the module 400 controls the computer 500 so that the latter performs engine management in terms of rotation speed or torque provided to avoid kickbacks or vibrations during the changes of speed.
  • the cooperation between the module 400 and the computer 500 preferably controls each change of gearbox ratio in the form of a sequence of the following four steps: 1) In a first step, the module 400 requests the computer 500 to reduce the torque supplied by the engine then controls the clutch,
  • the module 400 controls the selection, synchronization and engagement of the new gearbox report selected
  • the module 400 requests the computer 500 to restore the engine torque and controls the clutch.
  • FIG. 3 the following elements are distinguished, in addition to the elements described above with regard to FIG. 2: - a display 410 associated with the module 400 for viewing, for the driver, the gearbox gear engaged,
  • an accelerator pedal 520 associated with a position sensor 522 connected to the module 400 and to the computer 500,
  • a hydraulic power unit 212 associated with oil pressure / level sensors 214 connected to the module 400 and control solenoid valves 216 controlled by the module 400 and which control the actuators 200, 202 and 204,
  • position sensors 206 associated with these actuators 200, 204 and 206 and connected to the module 400 to control the actual position of the actuators, rotation sensors 102 placed at the input and output of the gearbox 100 and connected to the module 400 and
  • An interface means 530 placed between the computer 500 and the engine 110, to transform the electrical output of the computer 500 into a command to open the air inlet control flap (butterfly).
  • the gear lever 320 activated by the driver, transmits the driver's request to the computer 400, via the sensors 340. After having analyzed the legitimacy of the driver's request, the module 400 proceeds to the gear change thus requested.
  • the module 400 controls the solenoid valves 216 for controlling the clutch, selection and engagement, and dialogs with the engine control computer 500 for the appropriate management of the torque and the engine speed during the gear change.
  • the commands are confirmed by the position sensors 206 on the jacks 200, 202 and 204, and the engine rotation speed sensors 102 and 120, input and output of the gearbox 100.
  • the absolute ratio engaged in the box 100 is displayed on the display 410.
  • the module 400 has means 420 adapted to control an automatic operating mode for changing the ratios of the gearbox 100.
  • the gear changes or gearbox changes are initiated and triggered by the module 400 itself and not by the driver.
  • the means 420 preferably comprise a memory which stores the information necessary to ensure the gearbox ratio changes, in particular the maps of the passages as a function of the position of the accelerator pedal 520, the engine speed and the speed of the vehicle.
  • the quality of the gear change in this automatic operating mode takes into account the fact that the system acts on a traditional mechanical gearbox with discreet reports.
  • the means 420 of the module 400 preferably allow the storage of three families of fixed maps corresponding to driving conditions: economical, comfort and sport but do not allow self-adaptive management of these.
  • the selection between these three mapping families is made by the driver, for example using a selection button.
  • the command 322 made available to the driver is preferably formed by a monostable button, placed for example on the lever 320. By activating this command 322, the driver can decide to switch to automatic mode.
  • the activation of command 322 defines a transient automatic regime. That is to say that the module 400 acquires automatic piloting of the gear change only after activation of the command 322. Furthermore the module 400 maintains the automatic operating mode as long as the driver does not act on the gearshift control lever 320 and suppresses this automatic operating mode upon such actuation of the lever 320.
  • the advantage of using a monostable button for controlling the automatic mode is in particular that the driver does not have to perform several maneuvers to return to manual mode.
  • the module 400 abandons a possible change of speed which is in the process of being effected when the lever 320 is actuated.
  • the system retains the previously existing operating mode.
  • the automatic transition to automatic operating mode is decided by a subset of the means 420 when the module 400 no longer recognizes the requests emanating from the driver, expressed by the actuation of the lever 320.
  • the automatic mode is preferably a degraded mode of operation in which the module 400 limits the authorizations for changing gear ratios, for example by authorizing only shifts up to the 3rd gear for a 5-speed gearbox.
  • Such a degraded mode is in particular an incentive for the driver to go to a maintenance workshop to identify and repair the causes of the failure to recognize orders from the transducers 340.
  • the module 400 has means 430 adapted to control the automatic engagement of the first speed when the system detects the stopping of the vehicle, engine 110 running, with a different gear ratio from neutral or reverse position.
  • These means 430 allow in particular during a stop, for example at a three-color signaling light, an immediate start, modulated by the accelerator pedal 520.
  • the system further comprises a device 440, for example an acoustic device, adapted to warn the driver of dangerous situations, for example of the stopped vehicle type, engine running with the first engaged and the vehicle door open.
  • a device 440 for example an acoustic device, adapted to warn the driver of dangerous situations, for example of the stopped vehicle type, engine running with the first engaged and the vehicle door open.
  • the system considers that the vehicle is stopped when the engine speed (detected by the sensor 120) and the gearbox input and output speeds 100 (detected by the sensors 102) are below a minimum threshold for a preset time T.
  • This parameter T can be configured differently depending on the presence or absence of an ABS system.
  • the means 430 are adapted to control the automatic engagement of the first speed when:
  • the gear ratio engaged is a ratio which corresponds to a speed greater than the first
  • the engine speed is above a threshold, for example 400 rpm, and *
  • the speed of the primary shaft of the gearbox 100 is less than a threshold, for example 200 rpm, and
  • the speed of the differential output shaft is below a threshold, for example 50 rpm.
  • the means 430 control the engagement of the first speed by successively controlling: - the release of the old gear (speed 2 to 5),
  • the module 400 has means 450 adapted to detect a low grip mode of the vehicle wheels and to impose, during such detection, management by the module 400 capable of ensuring minimum variations in engine torque transmitted to the wheels.
  • the means 450 carry out this management by a different parameterization of the laws of:
  • the means 450 are preferably adapted to automatically impose the passage of the second speed when the vehicle is stopped when low grip conditions are detected.
  • the speed change time with the above process is increased.
  • the traction loss time during the gear change remains unchanged because this time concerns only the actuations: disengagement, selection, engagement, which do not influence the variations in the transmitted engine torque.
  • the times for discharging / resetting the torque and disengaging / clutching will be longer compared to normal grip mode and different (longer) in retrograde compared to increasing gear changes.
  • the transition to low grip mode can be done either a) manually, by actuation of an appropriate command 323 by the driver, or b) automatically.
  • the control 323 is preferably formed of a bistable button with two positions: a first position corresponding to a low grip operating mode and a second position corresponding to a normal operating mode.
  • the means 450 When the means 450 detect the passage of the command 323 in the first position, that is to say that they detect the so-called low grip mode of the wheels, they directly initiate the management capable of ensuring minimum variations in the engine torque transmitted to the wheels.
  • the means 450 have a sub-assembly adapted to detect a "locked wheels" situation, for example by scanning a corresponding output on an ABS computer, and consequently automatically control the transition to low grip mode. From a low grip mode, the return to normal grip mode can be done either a) manually using the command 323 (for this the driver acts on the button 323 to bring it back to second position), or b ) automatically (in this case the module 400 automatically returns the system to normal mode when it no longer receives a "locked wheels" signal).
  • the clutch associated with the motor 1 10 is controlled in a closed loop by the module 400 according to an algorithm of the PI (Proportional Integral) type, in accordance with the control diagram illustrated in FIG. 6.
  • PI Proportional Integral
  • - ⁇ - rif a setpoint to be reached, equal to the difference derived between a setpoint engine speed ⁇ mot and the setpoint speed of the primary shaft of the gearbox ⁇ l; the value ⁇ - rif corresponds to a parameter imposed on the system by the module 400 as a function of the position of the accelerator pedal and of the current gear change, - X-rif: the position derived from the clutch cylinder 204. This is a parameter imposed on the system (target to be reached) depending on the position of the accelerator pedal and the current gear change.
  • PI the PI i type control algorithm: the control current of the clutch solenoid valve
  • X measured the position of the clutch cylinder 204 measured by position sensor associated with it
  • ⁇ MOT measured the engine speed measured
  • ⁇ l measured the primary shaft speed measured
  • ⁇ - measured the difference derived from the measured engine speed and the measured primary shaft speed.
  • the clutch servo loop includes: - an adder 401 which adds the above parameters
  • a calculation module 402 which integrates the output signal of the adder 401 up to a maximum X-rif limit, and provides at its output the X-rif signal,
  • an adder 403 which provides the summation between the signals X-rif and X- measured (the latter being equal to the derivative of the signal X measured generated by the sensor associated with the clutch cylinder 204),
  • a calculation module 404 which applies the PI type control algorithm to the signal from the adder 403, and generates at its output the current i for controlling the clutch solenoid valve, - EV solenoid valve controlled by the current i,
  • a calculation module 405 which calculates the derivative X- measured of the signal generated by this sensor
  • a calculation module 406 which calculates the derivative difference ⁇ - measured between the measured engine speed ⁇ MOT measured and the primary shaft speed measured ⁇ l.
  • the low grip mode is obtained by giving adequate values to the parameters ⁇ - rif and X-rif so that the clutch closes more slowly and ensures minimum variations in the engine torque transmitted to the wheels.

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Abstract

La présente invention concerne un système à boite de vitesses mécanique robotisée caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens (430) adaptés pour commander l'engagement automatique de la première vitesse lorsque le système détecte l'arrêt du véhicule, moteur (110) tournant, avec un rapport de boite différent de la position point mort ou marche arrière.

Description

SYSTEME A BOITE DE VITESSES MECANIOJUE ROBOTISEE COMPRENANT DES MOYENS DE COMMANDE PERFECTIONNES A L'ARRET DU VÉHICULE
La présente invention concerne le domaine des boîtes de vitesses pour véhicules automobiles.
On sait qu'il existe aujourd'hui, sur le marché, des véhicules équipés de boîtes de vitesses dites mécaniques et des boîtes de vitesses dites automatiques.
Dans le cas des boîtes de vitesses mécaniques, le rapport d'engrenage engagé est choisi de façon univoque par le conducteur, à l'aide d'un levier adapté et les commutations ou sélections d'engrenages sont commandées mécaniquement et directement par le levier.
En revanche, dans le cas des boîtes de vitesses automatiques, le conducteur n'a accès, par le biais d'un levier, qu'au choix d'un mode de conduite avant (petite ou grande vitesse) ou arrière et les positions point mort ou point neutre (parfois dénommées "position garage"). Sur cette base, un module pilote automatiquement la boîte de vitesses tant dans un sens d'évolution des rapports que dans l'autre, c'est-à-dire tant dans le sens montée des rapports de vitesse que dans le sens de descente de ceux-ci, sans que le conducteur ne puisse alors imposer un choix précis de rapport.
Les boîtes de vitesses automatiques sont assez bien admises par certains conducteurs. Toutefois, les boîtes de vitesses automatiques ne font pas l'unanimité. En particulier, le marché latin accepte assez peu celles-ci.
Depuis quelques années, certaines sociétés ont proposé des véhicules équipés de boîtes de vitesses dites mécaniques robotisées.
On a schématisé sur la figure 1 annexée la structure générale classique d'un tel système à boite de vitesses mécanique robotisée.
Ces systèmes comprennent des boîtes de vitesses mécaniques classiques 10 munies d'actionneurs 20, généralement des actionneurs ou servo-commandes à fluide, aptes à agir sur la boîte de vitesses 10 pour exécuter des changements de rapport sur la base d'ordres émis par un ensemble de commande 30. Cet ensemble de commande 30 comprend un levier de commande 32 à actionnement manuel et des transducteurs de contrôle 34 sensibles au déplacement du levier de commande 32 pour définir des ordres de passage des rapports de la boîte de vitesses. L'ensemble de commande 30 est associé à un module électronique 40 qui reçoit les ordres de passages précités générés par les transducteurs de contrôle 34. Le module électronique 40 pilote les actionneurs 20 associés à la boîte de vitesses 10. En outre, généralement le module électronique 40 est relié à des capteurs, par exemple un capteur 50 de vitesse du véhicule, de sorte que le module électronique 40 contrôle l'exécution par les actionneurs 20 des ordres de passage émis par l'ensemble de commande 30 en fonction de la vitesse du véhicule. Pour cela, le module électronique 40 n'applique les ordres issus de l'ensemble de commande 30, sur les actionneurs 20, qu'à la condition que ces ordres soient compatibles avec les conditions opérationnelles du véhicule.
Le conducteur reste ainsi maitre du rapport de vitesses enclenché, puisqu'il agit sur le levier 32 pour demander un changement de ce rapport (dans le sens d'une montée de rapport ou dans le sens d'une descente de rapport, voire une demande en marche arrière). Cependant le module électronique 40 gère l'ensemble du système et n'autorise le changement de rapport que si les conditions opérationnelles du véhicule sont compatibles avec ce changement.
De tels systèmes de boîte de vitesses mécaniques robotisées offrent de nombreux avantages par rapport aux dispositions antérieures connues :
- ils permettent d'améliorer le confort de conduite,
- ils permettent de supprimer la pédale d'embrayage, comme dans le cas d'une boîte de vitesses automatique, - ils permettent le changement de vitesse à pédale d'accélérateur appuyée, lorsqu'une intégration avec le contrôle moteur est prévue,
- ils autorisent un prix intermédiaire entre une boîte de vitesses mécanique et une boîte de vitesses automatique,
- ils maintiennent entièrement le plaisir de conduite, - ils permettent d'améliorer les performances de consommation, de puissance, de fatigue du moteur, par rapport à une boîte de vitesses mécanique,
- ils prolongent la durée de vie des différents organes,
- ils permettent d'améliorer la sécurité de conduite par rapport à une boîte de vitesses mécanique, et - ils sont compatibles avec les boîtes de vitesses mécaniques classiques.
Cependant, malgré tous ces avantages, les systèmes de boîte de vitesses mécaniques robotisées n'ont pas connu jusqu'ici le développement escompté. La présente invention a maintenant pour but de perfectionner les systèmes de boîte de vitesses mécaniques robotisées.
Selon un premier aspect, ce but est atteint selon la présente invention grâce à un système à boite de vitesses mécanique robotisée caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens adaptés pour commander l'engagement automatique de la première vitesse lorsque le système détecte l'arrêt du véhicule, moteur tournant, avec un rapport de boite différent de la position point mort ou marche arrière.
Selon un second aspect, ce but est atteint selon la présente invention grâce à un système à boite de vitesses mécanique robotisée caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens adaptés pour piloter un mode de fonctionnement automatique du changement des rapports de la boite de vitesses.
Selon un troisième aspect, ce but est atteint selon la présente invention grâce à un système à boite de vitesses mécanique robotisée caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens adaptés pour gérer et détecter un mode basse adhérence des roues du véhicule et imposer lors d'une telle détection une gestion apte à assurer des variations minimum du couple moteur transmis aux roues.
D'autres caractéristiques, buts et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui va suivre, et en regard des dessins annexés donnés à titre d'exemples non limitatifs et sur lesquels :
- la figure 1 précédemment décrite représente schématiquement sous forme de blocs fonctionnels un système à boite de vitesses mécanique robotisée conforme à l'état de la technique,
- la figure 2 représente une vue schématique d'un système conforme à la présente invention,
- la figure 3 représente un synoptique d'un système conforme à la présente invention, - la figure 4 représente un organigramme de fonctionnement en mode automatique conforme à la présente invention,
- la figure 5 représente un exemple de cartographie de fonctionnement en mode automatique, et - la figure 6 représente un schéma de contrôle de l'embrayage.
On aperçoit sur la figure 2 annexée une vue générale du système à boite de vitesses mécanique robotisée conforme à la présente invention, qui comprend principalement :
- un moteur thermique 110, - une boite de vitesses mécanique 100,
- deux actionneurs ou vérins 200 et 202 placés sur le carter de la boite de vitesses 100 pour assurer respectivement l'opération mécanique d'engagement/dégagement des rapports de boite et l'opération mécanique de sélection de rapport de boite, - un actionneur ou vérin 204 additionnel associé au système d'embrayage/débrayage pour contrôler celui-ci,
- un ensemble de commande 300 qui comprend un levier de commande 320 à actionnement manuel et des transducteurs de contrôle 340 sensibles au déplacement du levier de commande 320 pour définir des ordres de passage des rapports de la boîte de vitesses,
- un module électronique 400 qui reçoit les ordres de passages précités générés par les transducteurs de contrôle 340 et qui pilote les actionneurs 200, 202 et 204 associés à la boîte de vitesses 100 et à l'embrayage, via une centrale hydraulique 210. Le module électronique 400 peut être relié à un simple capteur de vitesse 120 de rotation du moteur du véhicule de sorte que le module électronique 400 contrôle l'exécution par les actionneurs 200, 202 et 204 des ordres de changement de rapports de boite, émis par l'ensemble de commande 300, en fonction du régime du moteur. Cependant de préférence, le module électronique 400 est également relié directement au calculateur 500 de gestion du moteur.
Le module 400 peut ainsi bénéficier des informations disponibles sur le calculateur 500 (notamment couple moteur instantané, régime - c'est à dire vitesse de rotation - du moteur et vitesse de rotation en sortie de boite) et également piloter ce dernier pour gérer le couple moteur, par exemple en agissant sur le commande du papillon d'admission d'air 510 ou encore sur le contrôle d'injection. En particulier pendant les changements de rapport de boite de vitesses, le module 400 pilote le calculateur 500 de sorte que ce dernier effectue une gestion du moteur en des termes de régime de rotation ou de couple fourni pour éviter des contrecoups ou des vibrations durant les changements de vitesse.
La coopération entre le module 400 et le calculateur 500 contrôle de préférence chaque changement de rapport de boite sous forme d'une séquence de quatre étapes suivantes : 1) Dans une première étape, le module 400 demande au calculateur 500 de réduire le couple fourni par le moteur puis commande le débrayage,
2) Dans une seconde étape, le module 400 dégage le rapport de boite précédemment mis en oeuvre,
3) Dans une troisième étape, le module 400 pilote la sélection, la synchronisation et l'engagement du nouveau rapport de boite sélectionné,
(dans les boites sans synchronisateur, l'engagement du rapport n'est opéré que lorsque les tours du primaire de la boite ont atteint le régime requis)
4) Dans une quatrième étape, le module 400 demande au calculateur 500 le rétablissement du couple moteur et commande l'embrayage.
Le synoptique du système est représenté plus en détail sur la figure 3 annexée.
Sur cette figure 3 on distingue, en plus des éléments décrits précédemment en regard de la figure 2, les éléments suivants : - un afficheur 410 associé au module 400 pour visualiser, à l'attention du conducteur, le rapport de boite engagé,
- une pédale d'accélération 520 associée à un capteur de position 522 relié au module 400 et au calculateur 500,
- un bloc hydraulique de puissance 212 associé à des capteurs 214 de pression/niveau d'huile reliés au module 400 et des électrovalves de contrôle 216 pilotées par le module 400 et qui commandent les actionneurs 200, 202 et 204,
- des capteurs de position 206 associés à ces actionneurs 200, 204 et 206 et reliés au module 400 pour contrôler la position réelle des actionneurs, - des capteurs de rotation 102 placés en entrée et en sortie de la boite de vitesses 100 et reliés au module 400 et
- un moyen d'interface 530 placé entre le calculateur 500 et le moteur 1 10, pour transformer la sortie électrique du calculateur 500 en une commande d'ouverture du volet de contrôle d'arrivée d'air (papillon).
Le fonctionnement général du système qui vient d'être décrit est le suivant.
Le levier de vitesse 320, activé par le conducteur, transmet la requête du conducteur au calculateur 400, via les capteurs 340. Après avoir analysé la légitimité de la demande du conducteur, le module 400 procède au changement de rapport ainsi demandé.
Le module 400 commande les électrovalves 216 de contrôle de l'embrayage, sélection et engagement, et dialogue avec le calculateur 500 de contrôle moteur pour la gestion appropriée du couple et du régime moteur pendant le changement de vitesse.
Les commandes sont confirmées par les capteurs 206 de position sur les vérins 200, 202 et 204, et les capteurs 102 et 120 de vitesses de rotation moteur, entrée et sortie de boite 100.
Le rapport absolu engagé dans la boite 100 est visualisé sur l'afficheur 410.
On va maintenant préciser trois caractéristiques additionnelles importantes de la présente invention.
Selon une première de ces caractéristiques additionnelles de l'invention, le module 400 possède des moyens 420 adaptés pour piloter un mode de fonctionnement automatique du changement des rapports de la boite de vitesses 100. Lorsque les moyens 420 sont activés, les passages de vitesse ou changement de rapport de boite sont initiés et déclenchés par le module 400 lui même et non pas par le conducteur.
Pour cela les moyens 420 comprennent de préférence une mémoire qui stocke les informations nécessaires pour assurer les changements de rapport de boite, en particulier les cartographies des passages en fonction de la position de la pédale d'accélération 520, le régime moteur et la vitesse du véhicule. La qualité du passage de vitesse dans ce mode de fonctionnement en automatique tient compte du fait que le système agit sur une boite de vitesses mécanique traditionnelle avec des rapports discrets.
On a représenté sur la figure 5 annexée, un exemple non limitatif de cartographie, contenue dans les moyens 420, de passage de rapport de boîte en fonction de la position de la pédale d'accélération 520, du régime moteur, et de la vitesse du véhicule. Sur la figure 5, les courbes de changement de rapport sont représentées en traits épais, tandis que les courbes de rapport de boîte sont représentées en traits fins. Lorsque le système est placé en mode automatique de fonctionnement, les rapports de vitesses passent automatiquement sans l'intervention du conducteur selon les cartographies représentées sur la figure 5.
Il peut s'agir de cartographies, classiques pour l'homme de l'art, de boîte de vitesses automatique.
Les moyens 420 du module 400 permettent de préférence le stockage de trois familles de cartographies fixes correspondant à des conditions de conduite : économique, confort et sport mais ne permettent pas une gestion auto-adaptative de celles-ci. La sélection entre ces trois familles de cartographie est faite par le conducteur, par exemple à l'aide d'un bouton de sélection.
Les valeurs numériques données sur la figure 5 doivent être considérées uniquement à titre d'exemple. En pratique, les courbes doivent être définies spécifiquement pour chaque application, (type de véhicule). Plus précisément le passage en mode automatique peut se faire a) soit manuellement à l'aide d'une commande 322 à disposition du conducteur, b) soit automatiquement.
La commande 322 mise à disposition du conducteur est de préférence formée d'un bouton monostable, placé par exemple sur le levier 320. Par l'activation de cette commande 322, le conducteur peut décider du passage en mode automatique.
De préférence l'activation de la commande 322 définit un régime automatique transitoire. C'est à dire que le module 400 acquiert le pilotage automatique du changement de vitesses uniquement après activation de la commande 322. Par ailleurs le module 400 maintient le mode de fonctionnement automatique tant que le conducteur n'agit pas sur le levier 320 de commande de changement de vitesse et supprime ce mode de fonctionnement automatique lors d'un tel actionnement du levier 320.
L'organigramme correspondant à un tel mode de fonctionnement en automatique demandé par le conducteur est illustré schématiquement sur la figure 4 annexée.
On comprend à l'examen de cet organigramme que le passage du mode automatique en mode "manuel", c'est à dire piloté par le levier 320 se fait uniquement à l'initiative du conducteur. Dés que le conducteur agit sur le levier 320, le module 400 passe en mode manuel, commandant l'engagement de la vitesse supérieure ou de la vitesse inférieure à celle dans laquelle se trouvait la boite 100 en mode automatique. Les commandes Point Mort ou Marche Arrière agissent aussi immédiatement (pour passer par conséquent du mode automatique en mode normal) si les conditions de passage sont réunies. Toutefois il existe une exception à la règle ci-dessus : lorsque le véhicule est à l'arrêt ou que des manoeuvres de stationnement sont effectuées à partir de cette position d'arrêt, le système reste en mode automatique malgré les interventions du conducteur sur le levier pour sélectionner une marche avant ou un marche arrière. En variante on peut également passer du mode automatique au mode manuel par sollicitation de la commande 322 (bouton monostable par exemple).
L'avantage de l'utilisation d'un bouton monostable pour la commande du mode automatique est notamment que le conducteur ne doit pas effectuer plusieurs manoeuvres pour revenir en mode manuel.
Lorsque le conducteur quitte le mode automatique, le module 400 abandonne un éventuel changement de vitesse qui serait en train de s'effectuer au moment de l'actionnement du levier 320.
De préférence à la coupure de la clé de contact le système conserve le mode de fonctionnement existant précédemment.
Le passage automatique en mode de fonctionnement automatique est décidé par un sous ensemble des moyens 420 lorsque le module 400 ne reconnaît plus les demandes émanant du conducteur, exprimées par l'actionnement du levier 320. Dans ce cas le mode automatique est de préférence un mode dégradé de fonctionnement dans lequel le module 400 limite les autorisations de changements de rapports de boite, par exemple en autorisant uniquement les passages jusqu'au 3ème rapport pour une boite à 5 vitesses. Un tel mode dégradé est notamment une incitation pour le conducteur à se rendre dans un atelier de maintenance pour identifier et réparer les causes du défaut de reconnaissance des ordres issues des transducteurs 340.
Selon une seconde de ces caractéristiques additionnelles de l'invention, le module 400 possède des moyens 430 adaptés pour commander l'engagement automatique de la première vitesse lorsque le système détecte l'arrêt du véhicule, moteur 110 tournant, avec un rapport de boite différent de la position point mort ou marche arrière.
Ces moyens 430 permettent notamment lors d'un arrêt, par exemple à un feu de signalisation tricolore, un démarrage immédiat, modulé par la pédale d'accélération 520.
De préférence le système comprend en outre un dispositif 440, par exemple un dispositif acoustique, adapté pour avertir le conducteur de situations dangereuses, par exemple du type véhicule à l'arrêt, moteur tournant avec la première engagée et porte du véhicule ouverte.
Le système considère que le véhicule est à l'arrêt lorsque le régime moteur (détecté par le capteur 120) et les régimes en entrée et en sortie de boite 100 (détectés par les capteurs 102) sont en dessous d'un seuil minimum pendant un temps prédéfini T. Ce paramètre T est configurable différemment selon la présence ou non d'un système ABS.
Lorsque le véhicule n'est pas doté d'un système ABS, le temps T sera plus long pour ne pas confondre l'arrêt du véhicule avec une période de patinage roues bloquées sur glace par exemple. Selon un mode typique de mise en oeuvre, les moyens 430 sont adaptés pour commander l'engagement automatique de la première vitesse lorsque :
- le levier 320 est en position de repos, et
- le système n'est pas en mode automatique de fonctionnement, et - le rapport de vitesse engagé est un rapport qui correspond à une vitesse supérieure à la première, et
- le régime moteur est supérieur à un seuil, par exemple 400tr/min, et *
- le régime de l'arbre primaire de la boite 100 est inférieur à un seuil, par exemple 200tr/min, et
- le régime de l'arbre de sortie du différentiel est inférieur à un seuil, par exemple 50tr/min.
Les moyens 430 commandent l'engagement de la première vitesse en pilotant successivement : - le dégagement de l'ancien rapport (vitesse 2 à 5),
- la sélection du rang contenant la première vitesse, et
- l'engagement de la première vitesse.
Pendant toutes ces opérations, l'embrayage reste ouvert.
Selon une troisième de ces caractéristiques additionnelles de l'invention, le module 400 possède des moyens 450 adaptés pour détecter un mode basse adhérence des roues du véhicule et imposer, lors d'une telle détection, une gestion par le module 400 apte à assurer des variations minimum du couple moteur transmis aux roues.
De préférence les moyens 450 réalisent cette gestion par une paramétrisation différente des lois de :
- décharge du couple moteur demandée au calculateur 500 avant le changement de rapport,
- le débrayage avant le changement de rapport,
- l'embrayage après le changement de rapport, - la remise du couple moteur demandé au calculateur 500 après le changement de rapport, et
- l'embrayage lors du démarrage du véhicule.
En outre les moyens 450 sont de préférence adaptés pour imposer automatiquement le passage de la seconde vitesse à l'arrêt du véhicule lorsque des conditions de basse adhérence sont détectées.
Il faut noter que le temps de changement de vitesse avec le processus précité est augmenté. Néanmoins le temps de perte de traction lors du changement de vitesse reste inchangé car ce temps concerne uniquement les actionnements : dégagement, sélection, engagement, qui n'influent pas sur les variations du couple moteur transmis. Les temps de décharge/remise du couple et débrayage/embrayage seront plus longs par rapport au mode adhérence normale et différents (plus longs) en rétrogrades par rapport aux changements de vitesse montants. Le passage en mode basse adhérence peut se faire soit a) manuellement, par actionnement d'une commande appropriée 323 par le conducteur, soit b) automatiquement.
La commande 323 est formée de préférence d'un bouton bistable à deux positions : une première position correspondant à un mode de fonctionnement basse adhérence et une deuxième position correspondant à un mode de fonctionnement normal.
Lorsque les moyens 450 détectent le passage de la commande 323 en première position, c'est-à-dire qu'ils détectent le mode dit basse adhérence des roues, ils initient directement la gestion apte à assurer des variations minimum du couple moteur transmis aux roues.
Les moyens 450 possèdent un sous ensemble adapté pour détecter une situation "roues bloquées", par exemple par scrutation d'une sortie correspondante sur un calculateur ABS, et piloter en conséquence automatiquement le passage en mode basse adhérence. A partir d'un mode basse adhérence, le retour en mode adhérence normale peut se faire soit a) manuellement à l'aide de la commande 323 (pour cela le conducteur agit sur le bouton 323 pour le ramener en deuxième position) , soit b) automatiquement (dans ce cas le module 400 ramène automatiquement le système en mode normal lorsque il ne reçoit plus de signal "roues bloquées").
De préférence l'embrayage associé au moteur 1 10 est contrôlé en boucle fermé par le module 400 selon un algorithme de type PI (Proportionnel Intégral), conforme au schéma de contrôle illustré sur la figure 6. En référence à la figure 6, on appelle :
- Δω- rif : une consigne à atteindre, égale à la différence dérivée entre un régime moteur de consigne ωmot et le régime de consigne de l'arbre primaire de la boîte ω l ; la valeur Δω- rif correspond à un paramètre imposé au système par le module 400 en fonction de la position de la pédale d'accélérateur et du changement de rapport en cours, - X- rif : la position dérivée du vérin d'embrayage 204. C'est un paramètre imposé au système (objectif à atteindre) en fonction de la position de la pédale d'accélérateur et du changement de rapport en cours.
PI : l'algorithme de contrôle de type PI i : le courant de commande de l 'électrovalve d'embrayage
EV : Pélectrovalve d'embrayage
X mesuré : la position du vérin d'embrayage 204 mesurée par capteur de position associée à celui-ci, ωMOT mesuré : le régime moteur mesuré ωl mesuré : le régime arbre primaire mesuré
Δω- mesuré : la différence dérivée du régime moteur mesuré et du régime arbre primaire mesuré.
Comme on le voit sur la figure 6, la boucle d'asservissement d'embrayage comprend : - un additionneur 401 qui assure la sommation des paramètres précités
Δω- mesuré,
- un module de calcul 402 qui intègre le signal de sortie de l'additionneur 401 jusqu'à une limite X- rif max, et fournit à sa sortie le signal X- rif,
- un additionneur 403 qui assure la sommation entre les signaux X- rif et X- mesuré (ce dernier étant égal à la dérivée du signal X mesuré généré par le capteur associé au vérin d'embrayage 204),
- un module de calcul 404 qui applique l'algorithme de contrôle de type PI au signal issu de l'additionneur 403, et génère à sa sortie le courant i de commande de Pélectrovalve d'embrayage, - Pélectrovalve EV piloté par le courant i,
- le vérin d'embrayage 204, équipé du capteur de position délivrant le signal X mesuré,
- un module de calcul 405 qui calcule la dérivée X- mesuré du signal généré par ce capteur, et - un module de calcul 406 qui calcule la différence dérivée Δω- mesuré entre le régime moteur mesuré ωMOT mesuré et le régime arbre primaire mesuré ωl.
Le mode basse adhérence est obtenu en donnant des valeurs adéquates aux paramètres Δω- rif et X- rif de manière à ce que l'embrayage se ferme plus lentement et à assurer des variations minimum du couple moteur transmit aux roues.
Bien entendu la présente invention n'est pas limitée aux modes de réalisation particuliers qui viennent d'être décrits mais s'étend à toute variante conforme à son esprit.

Claims

REVENDICATIONS
1. Système à boite de vitesses mécanique robotisée caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens (430) adaptés pour commander l'engagement automatique de la première vitesse lorsque le système détecte l'arrêt du véhicule, moteur ( 110) tournant, avec un rapport de boite différent de la position point mort ou marche arrière.
2. Système selon la revendication 1 caractérisé par le fait qu'il comprend un dispositif (440) de signalisation adapté pour avertir le conducteur de situations dangereuses.
3. Système selon l'une des revendications 1 ou 2 caractérisé par le fait qu'il comprend un dispositif (440) de signalisation adapté pour avertir le conducteur de situations dangereuses du type véhicule à l'arrêt, moteur tournant avec la première engagée et porte du véhicule ouverte.
4. Système selon l'une des revendications 2 ou 3 caractérisé par le fait que le dispositif (440) de signalisation est un dispositif acoustique.
5. Système selon l'une des revendications 1 à 4 caractérisé par le fait qu'il considère que le véhicule est à l'arrêt lorsque le régime moteur ( 120) et les régimes en entrée et en sortie de boite ( 100) sont en dessous d'un seuil minimum pendant un temps prédéfini T.
6. Système selon la revendication 5 caractérisé par le fait que le temps prédéfini T est configurable différemment selon la présence ou non d'un système ABS.
7. Système selon l'une des revendications 1 à 6 caractérisé par le fait qu'il comprend un dispositif (430) de commande adapté pour commander l'engagement automatique de la première vitesse lorsque :
- un levier de commande (320) est en position de repos, et
- le système n'est pas en mode automatique de fonctionnement, et
- le rapport de vitesse engagé est un rapport qui correspond à une vitesse supérieure à la première, et
- le régime moteur est supérieur à un seuil, et
- le régime de l'arbre primaire de la boite ( 100) est inférieur à un seuil, et
- le régime de l'arbre de sortie du différentiel est inférieur à un seuil.
8. Système selon l'une des revendications 1 à 7 caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens de commande (420) adaptés pour piloter un mode de fonctionnement automatique du changement des rapports de la boite de vitesses ( 100).
9. Système selon la revendication 8 caractérisé par le fait que les moyens de commande (420) comprennent une mémoire qui stocke les informations nécessaires pour assurer les changements de rapport de boite.
10. Système selon l'une des revendications 8 ou 9 caractérisé par le fait que les moyens de commande (420) comprennent une mémoire qui stocke les cartographies des passages de vitesse en fonction notamment de la position de la pédale d'accélération (520), le régime moteur et la vitesse du véhicule.
11. Système selon la revendication 10, caractérisé par le fait que les moyens de commande (420) stockent plusieurs cartographies de passage des vitesses, sélectionnables par le conducteur.
12. Système selon l'une des revendications 10 ou 1 1 , caractérisé par le fait que les moyens de commande (420) stockent trois cartographies correspondant respectivement à une conduite économique, confort et sport, sélectionnables par le conducteur.
13. Système selon l'une des revendications 10 à 12 caractérisé par le fait que les moyens de commande (420) comprennent une commande (322) mise à disposition du conducteur pour initier un mode de fonctionnement automatique et le cas échéant un passage de mode automatique en mode manuel.
14. Système selon la revendication 13 caractérisé par le fait que la commande (322) mise à disposition du conducteur est formée d'un bouton monostable.
15. Système selon l'une des revendications 13 ou 14, caractérisé par le fait que la commande (322) est placée sur un levier (320) de commande de changement de rapport de boite de vitesses.
16. Système selon l'une des revendications 13 à 15 caractérisé par le fait que la commande (322) mise à disposition du conducteur définit un régime automatique transitoire.
17. Système selon l'une des revendications 13 à 16 caractérisé par le fait que la commande (322) mise à disposition du conducteur définit un régime automatique transitoire dans lequel un module (400) de commande maintient le mode de fonctionnement automatique tant que le conducteur n'agit pas sur un levier (320) de commande de changement de vitesse ou sur la commande (322) et supprime ce mode de fonctionnement automatique lors d'un tel actionnement du levier (320) ou de la commande (322).
18. Système selon l'une des revendications 1 à 17 caractérisé par le fait qu'il comprend un sous ensemble adapté pour imposer un mode de fonctionnement automatique lorsqu'il ne reconnaît plus les demandes émanant du conducteur, exprimées par l'actionnement d'un levier (320).
19. Système selon la revendication 18 caractérisé par le fait que le sous ensemble est adapté pour imposer un mode dégradé de fonctionnement limitant les autorisations de changements de rapports de boite.
20. Système selon l'une des revendications 1 à 19 caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens (450) adaptés pour gérer et détecter un mode basse adhérence des roues du véhicule et imposer lors d'une telle détection une gestion apte à assurer des variations minimum du couple moteur transmis aux roues.
21. Système selon l'une des revendications 1 à 20 caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens (450) adaptés pour détecter un mode basse adhérence des roues du véhicule et imposer lors d'une telle détection une gestion apte à assurer des variations minimum du couple moteur transmis aux roues par une paramétrisation différente des lois de :
- décharge du couple moteur demandée à un calculateur (500) de contrôle moteur avant les changements de rapport,
- le débrayage avant les changements de rapport,
- l'embrayage après les changements de rapport,
- la remise du couple moteur demandé au calculateur (500) après les changements de rapport, et - l'embrayage lors du démarrage du véhicule.
22. Système selon l'une des revendications 1 à 21 caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens (450) adaptés pour détecter un mode basse adhérence des roues du véhicule et imposer automatiquement le passage de la seconde vitesse à l'arrêt du véhicule lorsque des conditions de basse adhérence sont détectées.
23. Système selon l'une des revendications 20 à 22 caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens (323) à actionnement manuel aptes à activer des moyens (450) adaptés pour détecter un mode basse adhérence des roues du véhicule et imposer lors d'une telle détection une gestion apte à assurer des variations minimum du couple moteur transmis aux roues.
24. Système selon la revendication 23 caractérisé par le fait que les moyens (323) à actionnement manuel sont formés d'un bouton bistable à deux positions : une première position correspondant à un mode de fonctionnement basse adhérence et une deuxième position correspondant à un mode de fonctionnement normal.
25. Système selon l'une des revendications 20 à 24 caractérisé par le fait qu'il comprend des moyens pour détecter une situation "roues bloquées" et activer alors automatiquement des moyens (450) adaptés pour imposer une gestion apte à assurer des variations minimum du couple moteur transmis aux roues.
26. Système selon la revendication 25 caractérisé par le fait que les moyens pour détecter une situation "roues bloquées" procèdent par scrutation d'une sortie correspondante sur un calculateur ABS.
27. Système selon l'une des revendications 1 à 26, caractérisé par le fait que l'embrayage est contrôlé en boucle fermé par un algorithme de type proportionnel intégral.
28. Système selon l'une des revendications 1 à 27, caractérisé par le fait que la boucle de contrôle de l'embrayage comprend :
- un additionneur (401 ) qui assure la sommation d'une part, d'une consigne Δω- rif égale à la différence dérivée entre un régime moteur de consigne et le régime de consigne de l'arbre primaire de la boîte de vitesse,
- un module (402) qui intègre le signal de sortie de l'additionneur précité (401 ) jusqu'à une limite X- rif max, - un additionneur (403) qui assure la sommation entre la sortie du module de calcul précité et la dérivée d'un signal généré par un capteur associé au vérin d'embrayage (204),
- un module de calcul (404) qui applique un algorithme de contrôle de type proportionnel intégral au signal issu de l'additionneur (403) précité et génère à sa sortie un courant i de commande de Pélectrovalve d'embrayage,
- Pélectrovalve d'embrayage EV,
- le vérin d'embrayage (204),
- un module (405) qui calcule la dérivée du signal généré par le capteur associé au vérin d'embrayage (204), et
- un module de calcul (406) qui calcule la différence Δω- dérivée entre le régime moteur mesuré ωMOT et le régime arbre primaire mesuré ωl.
29. Système selon la revendication 28 prise en combinaison avec l'une des revendications 22 à 26, caractérisé par le fait que le mode basse adhérence est obtenu en donnant des valeurs adéquates aux paramètres d'entrée Δω- rif du premier additionneur (401 ) et X- rif de sortie du premier module de calcul (402) de manière à ce que l'embrayage se ferme lentement et à assurer des variations minimum du couple moteur transmis aux roues.
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