Brevet FR2350979A1 — publié le 19771209

La présente invention est relative à un dispositif capable d'embr et de débrayer un embrayage qui court-circuite un convertisseur de couple hydrodynamique, tout en coopérant avec le mécanisme commutateur qui suit le convertisseur de couple. Lorsquton utilise un convertisseur de couple hydrodynamique équipé dtun embrayage dire et susceptible de le court-circuiter, on rencontre un probleme particulier en ce qui concerne la commande pour embrayer et débrayer cet embrayage de façon à utiliser au maximum la prise directes notamment lorsquton conduit à vitesse censtante. Pour cela, on connaît des des systèmes de commande qui, par lenr principe mime, sont trop cotteux pour pouvoir ttre utilisés dans des cas simples. le plus > ils ne sont pas tout à fait utilisables sur un convertisseur de couple bydrody namique possédant des aubages débrayables, ou un accouplement débrayable dans la transmission, tandis qu'un embrayage direct équipe le convertie- seur de couple, à la suite duquel sont montés des systèmes synchrontseurs ou autres boutes à vitesses à embrayages de retenue. La présente invention a par conséquent pour but de réaliser un système de commande du genre précité qui, pour commander l'embrayage direct afin d'actionner la prise directe, utilise uniquement des impulsions créées à partir des conditions d'entraînement à l'entrée du convertisseur, tandis que par ailleurs on donne au conducteur, la possibilité de choisir librement dans certaines limite entre la transmission hydraulique et la transmission direete. Le principe de base consiste à comparer la vitesse de rotation à l'antrée du convertisseur de couple, avec le couple fourni par le moteurs tout en tenant préférablement compte d1un hystérésis approprié, et da rapport entre la vitesse d'entrée et le réglage du couple noteur. À partir de ce principe de base, la présente invention vise à résoudre le problème en utilisant des indicateurs qui produisent des signaux caractéristiques de la vitesse rentrée au convertisseur et du couple moteur instantané, tandis que des moyens sont prévus pour comparer ces signaux et pour commander l'embrayage qui se trouve ainsi embrayé ou débrayé en fonction de conditions fixées à l'avance. Le système selon l'invention convient particulièrement bien pour débrayer la transmission par le convertisseur de couple et par son embrayage direct, lorsqu'on change de vitesse dans une boite à vitesses synchronisée qui équipe le véhicule, tandis qu'on effectue un re-branchement sur la transmission hydraulique pour permettre la commutation, aves ensuite de préférence un ré-embrayage de la transmission directes Les sous-revendications décrivent plusieurs variantes avantageuses de l'invention. Le dessin annexé, donné à titre d'exemple non limitatif, permettra de mieux comprendre les caractéristiques de l'invention. Fig. I représente schématiquement mie transmission à convertisseur de couple et son système de commande. Bingo 2 représente le schéma électronique du système de commande, et son raccordement au système de commande éleotro-hydraulique d > un convertisseur de couple g Fig. 2a à 2e montrent des schémas bloc pour plusieurs autres variantes de réalisation des systèmes électroniques de commande. Fig. 3 est un graphique illustrant la relation qui existe entre le couple noteur instantané et la vitesse de rotation à l'entrée du convertisseurt pour plusieurs types de transmission. Fig. 4 ast un graphique montrant en ordonnées la vitesse de rotation à l'antrée et la force de trastion, en fonction de la vitesse du vEhioulet respectivement à pleine charge, et à charges partielles de 67 %, puis 33 %, pour un convertisseur de couple dit à un étage et demi, aveus indication de plusieurs points de changement de vitesses. Les exemples de réalisation qui vont être décrits sont utilisables de la même façon pour la commande de transmissions directes simple et ils ne se limitent pas à l'application sur une transmission du type particulier décrit 3 bien mieux, on peut aussi les utiliser sur des convertisseurs de couple coopérant avec des boites à plusieurs vitesses où il est nécessaire de débrayer le convertisseur et, par conséquent le couple transmis, pendant les opérations de changement de vitesses dites Nde commutation". On a représenté sur la fig. I, un convertisseur de couple 4 du type dit à un étage et demi. Ce convertisseur comporte un rotor de tur- bine 6 monté fou, qui peut être relié ou non B un disque 8 calé sur l'arbre dtentrainement. Un carter tournant 10 porte les aubages de la pompe. Une roue 12 porte des aubages de réaction. Enfin, on prévoit un embrayage direct 14. La référence 16 désigne le dispositif dtembrayage qui permet embrayer ou de débrayer la turbine 6 par rapport au disque 8. Comme oela apparaît sur la représentation partielle agrandie à la partie supérieure de la figure, les deux embrayages sont maintenus en position débrayée par des ressorts à lame quil n'est pas nécessaire de représenter en détail. On embraye alternativement Ces deux embrayages par la circulation du liquide du convergisseur fourni par une pompe 17. L'embraya- ge s'effectue par déplacement dans un sens ou dans l'autre sous 'taetion de la chambre du convertisseur et du logement qui contient le disque 8. Pour produire la différenoo de pressions nécessaire à embrayer la turbine 6, on prévoit sur les deux côtés de la roue de turbine à coulissement axiale des perçages munis de clapets de surpression, comme illustré à grande échelle sur le détail en bas b droite de la fig. 1. Pour commuter et commander la direotion de l'écoulement fluide fourni par la pompe 17 au convertisseur, on utilise un distributeur 2 à trois et cinq voies, qui comportent des leotro-sannes de pré-séleetion 18 et 20. Le distribatear à cinq et trois voies se trouve en position centrale lorsque les électro-vannes de pré-sélection 18 et 20 ne sont pas astionnées t dans ce cas, la turbine 6 est libre t si l'on actionne l'électro-vanne 18, le distributeur se déplace vers la gauche en position "turbine embrayée"; si l'on actionne l'èlectro-vanne 20, le distributeur se déplace vers la droite en position "prise directe". Pour commander les électro-vannes de pré-sélection 18 et 20, on utilise un bloc de commande électrique désigné par la référence globale 3. Ce bloc comprend une platine 22 qui porte le montage èlectronique, un générateur dtimpulsions 24 pour les impulsions de vitesse de rotation, un capteur 26 pour détecter la position de l'accélérateurS et normalement aussi un commutateur 28 pour le levier des vitesses, ainsi qu'un système 30 à deux positions "démarrage/blocage N. Ces éléments sont représentés plus en détail sur le schéma de la fig. 2. L'indicateur 26 pour la position de l'accélérateur comprend un potentiomètre qui se déplace en fonction du couple instantané du moteur, avec la pédale d'accélérateur, c'est-à-dire avec le papillon des gazO De plus, à l'intérieur du dispositif 24, un capteur 32 produit un signal pulsé qui caractérise la vitesse de rotation du moteur.Le montage élec- tronique 22 possède sur la platine schématisée par le cadre en traits zixtess un comparoateur 34 pour comparer la tension fournie par le potes tiomètre, avec les impulsions d'entrée du capteur 32, en vue d'actionner un étage de sortie 36 qui content des relais destinés à mettre sous tension les électro-vannes de pré-sélection 18 et 20. Le commutateur 28 du levier de vitesses sert à interrompre la chaíne cinématique, de façon positive par l'intermédiaire du convertisseur de couple, gráce à ntiapor- te quel système de commutation de boite, qutil stagisse d'une botte à vitesses synchronisées, d'une boîte à embrayages de retenus, ou d'une boite à changements sous pleine charges cas où il est souhaitable de ne pas faire passer la transmission des efforts par le convertisseur de couple pendant les changements de vitesses. Le commutateur "démarrage/ blocage" est préférablement monté sur le tableau de bord ou sur la colonne de direction 3 habituellement, il est adapté au convertisseur de couple de façon à interdire le démarrage du moteur tant que le convertis- seur ne se trouve pas en position de point mort. On évite ainsi le risque de faire avancer le véhicule au moment du démarrage du moteur. On va donner maintenant à titre dtexemple quelques valeurs typiques des divers éléments constitutifs du montage de la fige 2. Résistances s R1 22 k# ) R2, R9 4,7 k# ) R3, R10 1,2 k# ) R4 39 k ' ) 5 %-Résistanses à film de R5, R13, R18-R23 3,3 K# ) carbone, 0,25W R6, R7 820 # ) R8, R16, R17 22 k#-47k# ) R11, R15 6,8 k# ) R12, R14 8,2 k# ) Condensateurs s Cl 0,1 F ) C2 0,22 F ) 03 0,33 F ) Feuille plane C4 0,068-0,22 F ) C5 220 F/10V ) C6 47 F/6,3V ) Tantale Résistance variabloes, potentiomètre VR1 1 K# ) bobinage, alt.Cermet, iW, ) 20 % (4 Watt 40 C utilisable) VR2, VR4 10 K# ) Trimmer carbone/Cermet 20% VR) 50 KR) Semi-conducteurs/Spécification D1-D16 lE148 T1-T4, T6-T8 BC 230 T5 BCY 70 ICl SN 74121 N Relais RE1, RE2 Relais Reed SPST (Pickering 80 1-A-5/1) Divers 1K Résistance au carbone 0 > 5 V NJ 5-11 E pick-up (Pepperl & Fruchs) V4)6Y1 Microcontact (burges) À A 309 K ou Régulateur de tension (Fairehild) À A 4805 KS type 4000 L Castels Les valeurs de RS, R16 et R17 sont choisies en fonction des caractéristiques de fonctionnement ; des valeurs faibles définissent une fonction à forte pente et un hystérésis plus fort.Des valeurs plas élevées de C4 sont utilisées pour des vitesses de rotation maxima plus faibles. Au lieu du schéma de la fig. 2 utilisant des transistors et des diodes, on peut également utiliser des circuits intégrés qui sont plus fiables, et particulièrement bon marché à fabriquer en grande série. La fig. 2 est un schéma bloc illustrant le principe de réalisation du câblage électronique. Les blocs de base sont le dispositif 24 pour produire les impulsions de vitesse de rotation, le capteur 26 pour la position du papillon des gaz, le comparateur 34 et l'étage de sorite 36. Sur le schéma de la fig. 2bs les signaux d'entrée du dispositif 24, qui proviennent ici d'un capteur ou du système d'allumage, possèdent une fréquence qui caractérise la vitesse de rotation ss ces signaux dlen- trée sont envoyés dans un convertisseur fréquens/tension 38, qui fournit une tension proportionnelle à la fréquence des impulsions. Pour chaque impulsion du signal d'entrée, un étage mono stable du convertisseur 38 fournit une impulsion unitaire (impulsion de longueur fixe), qui est lissée dans un filtre.Plus la friquence de l'impulsion unitaire est élevée, plus forte est la tension contienne à la sortie du filtreo Le capteur 26 pour la position du papillon des gaz, constitué par un potentiomètre dont le réglage est proportionnel à la position du papillon des gaz du moteur, produit un signal qui constitue une deuxième tension de sortie. Les valeurs de ces deux tensions sont comparées dans un comparateur de tension 34 qui comporte un amplificateur de forte puissance à contre-résetion, et une sortie digitale. Dans la variante de réalisation de la fig. 2e, la vitesse de rotation à l'entrée est schématisée par la fréquence des impulsions da signal d'entrée (f - i/t0 > où T0 est la dure de la période).Le capteur 26 du papillon des gaz comporte un potentiomètre 40 et un montage mono stable 42 qui est actionné par chaque impulsion de vitesse de rotation à l'entrée. Le comparateur 34 peut être constitué par un montage flip-flop dont la fréquence de baseu- lement est définie par les impulsions de vitesse de rotation à l'entrée, tandis que le montage monostable est reliè ltentrée D (antrée des variables). En fonction de la position du papillon des gaz, la mono- impulsion prend fin lorsque le monostable se trouve actionne t tandis que le signal de commutation commande étage de sortie 36 du relais. Dans la variante de la fig. 2d, la vitesse de rotation à 11 entrée se trouve, comme si-dessus, caractérisée par la fréquence des impulsions du signal, tandis que la position du papillon des gaz est caractérisée par la position dun potentiomètre-ou dtun condensateur variable 44. Cette position du papillon des ga commande ainsi la fréquence de sortie dXun oscillateur 46 actionné par la tension.Cet escillateur 46 coopère avee un détecteur de phase 48, avee une ahane de blocage à haute fréquence et avee un amplificateur 52 pour constituer une boucle à blocage de pha seO Dans le détecteur de phase 48, on compare la phase et la fréquence du signal de vitesse de rotation à l'entrées et du signal de sortie de l'oscilateur. Le signal de sortie du détecteur de phase est envoyé à la chaîne de blocage à haute fréquence 50, puis renvoyé à l'ntrée de l'oscillateur.Ainsi, ltoscillateur se trouve synchronisé avec le signal de vitesse de rotation à l'entrée aussi bien en ce qui concerne la forée quense que la phase. Le signal de sortie de l'oscillateur 46 dépend ainsi de la vitesse de rotation à l'entrée et de la fréquence de sortie de ltoseillateur (c'est-à-dire de la position du papillon des gas), il peut être amplifié pour produire un signal de sortie binaire destiné à l'éta- ge de sortie du relais 36. Dans la variante digitale de la fig. 2e, le signal de vitesse de rotation à ltentrée est fourni par un capteur de fréquence digital, par exemple un compteur 54, qui compte les impulsions du signal de vitesse de- rotation à l'entrée pendant une durée prédéterminée, définie par une base de temps 33. Le capteur de position du papillon des gaz est un capteur angulaire 56 muni dtun convertisseur synchro/digital, ainsi qu un disque de codage muni d*une tête de lecture optique ou analogue. La comparaison immédiate des deux signaux digitaux est effectuée dans un comparateur digital de type connu, En variante, l'ensemble du dispositif pourrait également être constitué par un hacheur d'impulsions Comme précédemment indiqué, on peut décrire de diverses façons les processus pour capter les signaux d'entrée caractérisant la vitesse de rotation et le couple du moteur, pour les comparer à des conditions fixées à l'avance, et pour produire des signaux de commande.Conformément à ltinventionw on peut définir les points de changement de vitesses en fonction des caractéristiques subjectives du conducteur, étant donné que ces points de changement définissent véritablement les caractéristiques de la transmission, telles qu'on les perçoit par les réactions du subconscient, lorsque le montage électronique est réalisé comme il va maintenant être décrit avec référence à la fig. 3. Sur le diagramme de la fig0 3, on a porté en abscisses les positions du papillon des gaz, et en ordonnées la vitesse d'entrée (U/min, c'est- à-dire tours par minute) pour divers types d'entraînement. On a également porté en ordonnées le recouvrement oui en résulte et au sujet duquel 11 ensemble du dispositif s'approche d'un certain programme de changement de vitesses. Les courbes normales de changement ont été représenthes en traits pleins, tandis qu'en variante on a tracé en traits interrompus une courbe de changement d'une chaîne cinématique à transmission directe avec commande hydraulique.Lorsque le moteur accélère avec le papillon des gaz entièrement ouvert, l'embrayage de la transmission directe stefZ fectue par exemple pour n = 3000 Tours/min. Lorsque par contre la vitesse du véhicule s'abaisse jusqu'à ce que n tombe par exemple à 2160 Tours/min, la commande hydraulique rétrograde.Pour une charge partielle données on observe la meme choses quoique pour des vitesses différentes. À 1/3 de charge on peut enclencher la transmission directe, pour n a 2000 Tours/ minO Si par contre le conducteur souhaite revenir à la transmission hydraulique, il lui suffit d'enfoncer la pédale des gaz jusqu'à environ 80 5' de l'ouverture du papillon, et cela enclenche la transmission hydrau ligue. Ceci permet d'utiliser raisonnablement la transmission directe. Au lien d'accélérer à 80 % de la charge peur atteindre une vitesse suffisante, le système selon }'invention permet au conducteur de relâcher la pédale des gaz à environ 30 % de la charge, pour enclencher la transmis- sion direete, après quoi l'ouverture du papillon des gaz augmente jusque à la limite du retour à la transmission hydraulique. A l'intérieur de limites prédéterminées, le conducteur peut choisir entre transmission directe et transmission hydraulique. Pour chaque cas d'application, on doit définir la forme des courbes limites, îtbystéré sis entre l'enclenchement de la transmission directe et le déclenchement pour revenir à la transmission hydraulique, les points de changement de vitesses lorsque le papillon des gaz est totalement ouvert et lorsqutii est en position de ralenti. La forme des courbes peut être choisie grtce à une liaison de commande réglable entre le mouvement de la pédale des gaz et le mouvement dn potentiomètre. On définit lthystérésis et la grandeur de la vitesse d'embrayage à pleine chargo, en réglant les potentiomètres VR2, VR3 et VR4 (fig. 2). On a représenté sur la fig. 4 la vitesse de rotation à l'entrée n (tours/min) du convertisseur et la force de traction P (en kilogramme poids) en fonction de la vitesse du véhicule (km/h) lorsqu'on se trouve sur le rapport de vitesses le plus élevé, et ceci pour trois charges, à savoir 100 % 67 % et 33 5'. L'embrayage de la transmission direete pendant l'accélération est schématisé par des lignes en traits interrom- pus et par la flèche A. Ensuite, comme indiqué par la ligne pointillée B, après un certain délai et à pleine charge, on observe un retour à la transmission hydraulique.Lorsque cependant La pédale des gag revient à 67 % de la charge, tandis que la transmission hydraulique se trouve enclenchée en C ou au-dessus, on observe un changement in4diat pour passer à la transmission directes Lorsque par exemple la pédale des gaz revient à 33 % de la charge en D ou en un point quelconque au-dessus de D, la transmission directe se trouve embrayée.Lorsque le véhicule avanee à moins de 33 % de la charges et atteint la vitesse E, on revient ici encore automatiquement à la transmission hydraulique. Lorsque par ailleurs on roule à 33 % de la charge alors qu'on souhaite accélérer pour au4men- ter la vitesse en restant toutefois au-dessous de B, et lorsque pour cela on souhaite revenir à la transmission hydrauliquos il suffit d'enfoncer davantage la pédale des gaz.Cette utilisation de la pédale des gaz est tout à fait naturelle dans une telle situation, c'est-à-dire que 11 état correct de la transmission pour obtenir une économie maxima de combustible, se trouve automatiquement atteint ; autrement dit, aussi bien à charge partielle qu'à basses vitesses, on utilise la transmission directe, tandis que la transmission hydraulique fonctionne lorsque le papillon des gaz est largement ouverts jusqu'aux grandes vitesses. I1 en résulte une diminution de la consommation de combustible à charge partielles et une amélioration des accélérations à pleine charge, ce qui est très exactement ce que ltn souhaite, sans qu'il soit pour cela nécessaire de mesurer des vitesses de rotation à 11 entrée ou à la sortie de la botte à vitesses0 REVENDICATIONS i- Système de commande pour embrayer et débrayer un embrayage quit sur un véhicule automobile, peut court-circuiter un convertisseur de couple hydro-dynamiques notamment lorsqu'à la suite du convertisseur de couple se trouve une botte > vitesses à commande mécanique, caractérisé en ce qu'il comprend des indicateurs pour produire des signaux aaracté- risant la vitesse de rotation à 11 entrée du convertisseur et la valeur instantanée du couple du moteur, tandis que par ailleurs des moyens sont prévus pour oomparer ces signaux et pour embrayer at débrayer il embrayage en accord avec des conditions prédéterminées. 2- Système de commande suivant la revendication I > caractérisé en ce qutil comprend un montage électronique avec un compteur de vitesses, un comparateur, et un système de relais pour commander l'étage de sortie qui actionne ltembrayage direct. 3- Système de commande suivant la revendication 2, caractérisé en ce que le comparateur comporte un amplificateur de grande puissance (cas de la fig. 2d). 4- Système de commande suivant l'une quelconque des revendioations 2 et 3, caractérisé en ce que les indicateurs sont réalisés de façon à caractériser la vitesse de rotation à l'entrée du convertisseur et la valeur instantanée du couple du moteurs en fonction du temps, tandis que le comparateur est constitué par un montage flip-flop pour comparer oes signaux d'entrée (fig 2c). 5- Système de commande suivant l'une quelconque des revendicatione 2 et 3, caractérisé en ce que les indicateurs sont réalisés de façon à donner pour la vitesse de rotation à ltentrée du convertisseur et pour la valeur du couple du moteur, des fonctions de leur fréquence, tandis que le comparateur est constitué par un comparateur de fréquences ou de phases (fig. 2b et 2Jd. 6- Système de commande suivant l'une quelconque des revendications 2 et 3, caractérisé en ce que les indicateurs sont réalisés de façon à donner pour la vitesse de rotation à l'entrée du convertisseur et pour la valeur du couple du moteurs des signaux digitaux comparés dans un comparateur digital (fig. 2e).