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 boites 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 piloter un mode de fonctionnement automatique du changement des rapports de la boite de vitesses.

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 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 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 suiv ants :

- 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 électrovalvcs 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 110, 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 1 10 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 : l'électrovalve 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 l'électrovalve d'embrayage,

- l'électrovalve 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.