Brevet FR2463877A1 — publié le 19810227

e- L'invention concerne tout d'abord un procédé pour commander le passage ou commutation des vitesses dans le cas d'une botte de vitesses automatiqueavec un convertisseur hy- draulique ou bien un coupleur hydraulique monté en amontlors de la rétrogradation avec interruption de la charge. L'inven- tion est en outre relative à un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé. Dans le cas de boit de vitesses automatique connue, la commutation entre deux vitesses, lors de laquelle habituelle- ment un coupleur ou un frein est ouvert (relgché) et un autre coupleur ou frein est fermé, s'effectue, lors de l'intervention d'un ordre de commutation>selon un schéma chronologique rigide, et dans ce cas, un à-coup de commutation perturbateur peut in- tervenir lors de la commutation, notamment en cas de rétrogra- dation dans un fonctionnement en traction. L'invention a pour but de remédier à ces inconvé- nients et concerne à cet effet, un procédé caractérisé en ce qu'on effectue la commande en fonction d'un point de synchronisa- tion ou bien de grandeurs qui en sont dérivées, et que pour la détermination de ce point de synchronisation en utilisant la vi- tesse de rotation de l'arbre de sortie de la botte et le rapport de démultiplication de la boite, la vitesse de rotation de la turbineaprès le début du processus de commutation et interrup- tion du flux de force entre l'entrée et la sortie de la botte, est déterminée à partir de la vitesse de rotation de la pompe du convertisseur ou du coupleur. Le procédé conforme à l'invention ci-dessus défini présente par rapport aux solutions connues, l'avantage qu'il donne la possibilité de commander le déroulement de la commuta- tion, par exemple en actionnant de façon convenable des cou- pleurs en fonction de la vitesse de rotation de la turbine, de façon telle que l'à-coup de commutation puisse être ramené à un minimum. La vitesse de rotation synchrone de la turbine est calculée en tenant compte de la vitesse de rotation de l'arbre de sortie de la boite et du rapport de démultiplication de la boite automatique. Par l'expression "détermination du point de synchronisme" on doit entendre aussi bien la recherche de la coïncidence effective de la vitesse de rotation de la turbine avec la vitesse de rotation synchrone que la détermination pré- alable de l'instant auquel le point de synchronisme sera atteint. Il est en effet, comme on l'exposera plus en détail ultérieure- ment, fréquemment avantageux de mettre en oeuvre des opérations de commande déterminées peu de temps avant le point de synchro- nisme. L'invention permet de déterminer, lorsque le flux de force est interrompu, la vitesse de rotation de la roue de la turbine d'un convertisseur hydraulique ou d'un coupleur hydrau- lique en partant du fait que dans cet état de commutation de la boite, le couple à l'entrée de la boîte a une valeur voisine de zéro et, qu'en conséquence, l'écart entre la vitesse de ro- tation de la pompe et la vitesse de rotation de la turbine, est presque nul, la turbine tournant ainsi à la même vitesse que la pompe. En conséquence, la vitesse de rotation de la pompe, qui, du fait du couplage rigide avec le moteur d'entrai- nement résulte de la vitesse de rotation du moteur, peut être utilisée pour la détermination du point de synchronisme ou bien d'instants qui en sont dérivés ou bien pour identifier le fait que la vitesse de rotation de la pompe a atteint une valeur dé- rivée de la vitesse de rotation synchrone. Le procédé conforme à l'invention est en conséquence également applicable lorsque pour des raisons de construction, il n'est pas possible, ou il n'est pas souhaitable, de détecter séparément la vitesse de ro- tation de la roue de la turbine. D'autres caractéristiques de l'invention permettent d'envisager Vautres formes et des améliorations du procédé dé- fini ci-dessus. C'est ainsi qu'avantageusement, la vitesse de rotation synchrone de la turbine est déterminée en tenant compte de la modification brusque dde à la nouvelle vitesse à enclen- cher et de la vitesse de rotation de l'arbre de sortie de la boite avant le début du processus de commutation, car ce n'est pas la vitesse de rotation de la turbine prise isolément qui est déterminante pour la commande du déroulement de la commutation, mais son décalage à partir par exemple de la coïncidence avec la vitesse de rotation synchrone. Selon une autre caractéristique de l'invention, la vitesse de rotation synchrone de la turbine est déterminée en tenant compte de la modification brusque due à la nouvelle vitesse à enclencher et de la vitesse de rotation de l'arbre de sortie de la botte. et cette vitesse de rotation de l'arbre de sortie de la boite, est constamment détectée même après le début du processus de commutation. Il est en effet avantageux 3.- que des modifications de la vitesse de rotation de l'arbre de sortie de la boite donc des modifications de la vitesse du vé- hicule, puissent 8tre correctement détectées pendant le dérou- lement de la commutation. Enfin le procédé peut être utilisé pour réduire grâce à une entrée en prise du moteur, l'à-coup de commutation, le couple du moteur étant réduit de façon telle pendant un laps de temps approprié, que l'à-coup de commutation s'en trouve diminué. Cette entrée en prise du moteur s'effectue avantageuse- ment peu avant le point de synchronisme o une marche libre pré- vue à l'avance s'instaure dans la botte de vitesses. Cette for- me de réalisation de l'invention n'est pas limitée aux cas dans lesquels une marche libre est prévue, mais peut également trou- ver une application lorsqu'un frein ou un coupleur est prévu qui bloque une pièce tournante précisément à l'instant oh celle- ci vient à l'arrêt en partant d'un sens de rotation prédéter- miné, et repart dans le sens opposé. L'invention va être expliquée plus en détail en se référant à un exemple de réalisation représenté sur les dessins ci-jointe dans lesquels: - la figure 1 est un diagramme permettant d'expli- quer le procédé conforme à l'invention, - la figure 2 est un schéma par blocs d'un disposi- tif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention, La figure 1 Montre l'évolution dans le temps de différentes grandeurs dans un véhicule automobile avec une bot- te de vitesses automatique, et dans lequel entre le moteur d'entra nement et la botte de vitesses, est monté un convertis- seur hydraulique (convertisseur de couple). La courbe a pré- sente une chute brutale indiquant l'ordre de commutation de la prise directe sur la vitesse se situant immédiatement au-dessous. La courbe b correspond à la vitesse de rotation du moteur, la courbe c à la vitesse de rotation de la turbine, la courbe d (en tirets) à la vitesse de rotation de l'arbre de sortie de la bo te.-la courbe e au couple de sortie de la botte, tandis que dans la partie droite de cette courbe, l'évolution du couple sans entrée en prise du moteur est indiquée par une ligne en trait plein et l'évolution du couple avant entrée en prise du moteur par une ligne en tirets. La courbe f montre l'évolution du couple moteur qui se trouve modifiée par l'entrée en prise du moteur. 4 2463877 Après l'ordre de commutation à l'instant t O, un court lape de temps s'écoule, dû aux caractéristiques hydrauli- ques de la botte automatique, jusqutà l'instant t 1 o le frein ou le coupleur qui doit être relâché lors de la commutation, est effectivement relâché. Le flux de force entre le moteur d'entraînement et la sortie de la botte est interrompu, ce qui est indiqué par la chute du couple de sortie de la botte de vi- tesses (courbe e). A cet instant, la vitesse de rotation de la turbine nT se situe encore au-dessous de la vitesse de rota- tion du moteur nM, le coupleur présentant alors un glissement notable qui dépend entre autre de la puissance délivrée par le moteur d'entrainement. A l'instant ti la puissance délivrée par la turbine est voisine de 0 et la vitesse de rotation de la tur- bine nT est en conséquence accélérée pour une vitesse de rota- tion du moteur nM restant à peu près constante, le moteur d'en- trainement délivrant alors la puissance nécessaire pour l'accé- lération de la turbine, Comme lorsque la charge de la turbine fait à peu près défaut, le glissement du convertisseur est voi- sin de 0, la vitesse de rotation du moteur et la vitesse de ro- tation de la turbine s'identifient très rapidement l'une à l'au- tre et ont à l'instant t2 les mêmes valeurs, tandis qu'à partir de cet instant, la vitesse de rotation du moteur et la vitesse de rotation de la turbine continuent à s'élever. La vitesse de rotation synchrone de la turbine s'é- tablit sur la base de la vitesse de circulation du véhicule à cet instant et du rapport de démultiplication de la botte de vi- tesses après la commutation ni vers le bas. Si le couple moteur doit rester inchangé, alors la marche libre de la botte de vites- ses automatique doit intervenir très brusquement lorsque la vi- tesse de rotation de la turbine a atteint la vitesse ni et du fait des fluctuations de rotation des pièces transmettant le couple, il en résultera les oscillations indiquées sur la cour- be e dans sa partie droite qui aboutissent à des accroissements excessifs du couple et à un à-coup de commutation extrêmeflent g8nant. En conséquence, peu avant que la vitesse de rota- tion de la turbine ait atteint la vitesse de rotation synchrone ni, c'està-dire en présence d'une vitesse de rotation de la turbine et d'une vitesse de rotation du moteur n2, le couple moteur est très fortement réduit (courbe f), si bien que la marche libre lorsque la vitesse de rotation synchrone ni est at- teinte, n'intervient qu'avec un à-coup de commutation fortemeztt réduit, ou même sans à-coup de commutation. Dès que la marche libre intervient, donc que la partie de la botte de vitesses couplée avec la marche libre est bloquée dans son mouvement, Il ne subsiste aucune liaison transmettant un effort entre le moteur d'entraînement et l'arbre de sortie de la botte et, en conséquence, à partir de cet instant, la vitesse de rotation de la turbine dans le cas du déroulement de commutation décrit à titre d'exemple, reste à peu près constant, tandis que la vi- tesse de rotation du moteur s'élève encore jusqu'à ce que le glissement du convertisseur nécessaire pour transmettre la puis- sance du moteur, doit à nouveau atteint. Il est possible en soi d'élever à nouveau le couple moteur dès que la vitesse de rotation synchrone est atteinte. Pour des raisons de sécurité, et notamment parce qu'une éléva- tion trop précoce du couple moteur pourrait annhihiler la réduc- tion souhaitée de l'à-coup de commutation, l'entrée en prise du moteur prend fin seulement peu après l'instant t4 o la vitesse de rotation EM du moteur a atteint la.vitesse de rotation syn- chrone ni. Dans le présent exemple de réalisation, l'entrée en prise du moteur ne se termine en conséquence que lorsque la vi- tesse de rotation nM du moteur a atteint la valeur n3 qui est quelque peu plus élevée que ni. C'est le cas à l'instant t5. A l'instant t6, la vitesse de rotation du moteur est à nouveau constante. l'à-coup de commutati-on peut en outre être réduit en ce que l'entrée en prise du moteur ne se termine pas brusque- ment à l'instant.t5 mais que le couple de moteur, comme cela est indiqué sur la courbe f, est constamment augmenté depuis l'ins- tant t5 jusqu'à un instant t7 se situant après l'instant t6. le coupe de sortie de la botte croit depuis l'instant t4 jusqu'à l'instant t7, jusqu'à la nouvelle valeur tenant compte de la puissance délivrée par le moteur et de la vitesse de circulation du véhicule. Comme la différence de vitesse de rotation entre le moteur d'entraînement ou bien la pompe et-la turbine et sou- mise selon l'état de charge et la valeur absolue des vitesses de rotation, a de fortes fluctuations, la vitesse de rotation de la turbine ne peut pas être déterminée de façon simple à partir de la vitesse de rotation du moteur, tant qu'une puissance 6.- est délivrée à la sortie de la boîte. Mais par contre, dès que le flux de force entre le moteur d'entraînement et la sortie de la botte est interrompu, et que la vitesse de rotation de la -tur- bine s'est égalée à la vitesse de rotation du moteur, la vitesse de rotation du moteur constitue une mesure suffisamment précise de la vitesse de rotation de la turbine. Le dispositif représenté sur la figure 2 comporte un calculateur de vitesse de rotation synchrone 1 auquel est appliqué, en permanence, par un émetteur de valeur de mesures un signal caractéristique de la vitesse de rotation nab de la sortie de la botte de vitesses, ainsi qu'un signal qui caracté- rise la nouvelle vitesse à enclencher, et enfin le signal de commutation. le calculateur de vitesse de rotation synchrone 1 contient en mémoire les rapports de démultiplication i entre la vitesse de rotation de la turbine et la vitesse de rotation de l'arbre de sortie de la botte pour les différentes vitesses et calcule en permanence après l'intervention du signal de commutation, la vitesse de rotation synchrone selon la formule: ni = nab x i. Les modifications de la vitesse de déplacement du véhicule, pendant le processus de commutation, sont également détectées de façon continue, car la vitesse de rotation nab à la sortie de la botte de vitesse est déterminée en permanence. La vitesse de rotation synchrone ni ainsi déterminée est appli- quée à un calculateur de vitesse de rotation d'entrée en prise 2, qui détermine pour le début et la fin d'entrée en prise, les vitesses de rotation déterminantes, d'après les formules suivantes s n2 = nl - tln (nM, charge) et n3 = ni + L2n (nK, charge). Pour calculer ces grandeurs, des valeurs de me sure pour la vitesse de rotation SM du moteur et pour la charge, c'est-à-dire la position de la pédale d'accélérateur, sont ap- pliquées de la façon indiquée au calculateur 2. les signaux de sortie du calculateur 2 caractéristiques des vitesses de rota- tion n2 et n3, sont appliqués respectivement à un cbmparateur 3 ou 4 dans lequel ces valeurs de vitesse de rotation sont compa- rées avec la vItesse de rotation effective nK du moteur d'en- tratnement, et lorsqu'il y a dépassement de la vitesse de rota- tion n2, le comparateur 3 délivre un signal déclenchant le début de l'entrée en prise du moteur, tandis que lorsqu'il y a dépas- sement de la vitesse de rotation n3, le comparateur 4 délivre un signal déclenchant la fin de l'entrée en prise du moteur. L'entrée en prise du moteur elle-même peut s'effectuer de toute manière garantissant que le couple moteur est réduit. Pour ne citera à titre d'exemples que quelques possibilités, le réglage de l'instant d'allumage, la diminution de la quantité d'injec- tion, la fermeture partielle du papillon d'étranglement, peuvent intervenir dans ce cas. Le calcul des différences de vitesse de rotation g1ln et A 2n en tenant compte de la vitesse de rotation du moteur et de la charge, permet une réduction particulièrement efficace de l'à-coup de commutation, car ces différences de vi- tesse de rotation sont d'importance différente selon l'état de charge du véhicule et il en résulte une adaptation particulière- ment bonne aux exigences effectives. Dans le cas le plus simple, on peut toutefois donner à l'avance les différences de vitesse de rotation4in et A 2n comme des valeurs fixes, qui sont alors, de préférence choisies en tenant compte des processus de commu- tation se présentant le plus fréquemment, de façon que pour ces processus de commutation se présentant fréquemment, l'à- coup de commutation soit aussi fortement réduit que possible. La détermination des vitesses de rotation n2 et n5 peut s'effectuer de la manière décrite dans la demande de brevet P 28 48 624.0 déposée par l'auteur de la présente invention. Par cette référence, la totalité du contenu de la demande de brevet précitée, est incoporée à la présente invention. La pré- sente invention améliore l'objet de la demande de brevet pré- citée, notamment en ce qu'elle permet d'appliquer l'objet de la demande de brevet précitée également à des dispositifs d'en- trainement dans lesquels un convertisseur hydraulique ou bien un coupleur hydraulique est monté en amont de la botte de vites- ses automatique et dans lesquels il n'est plus possible de dé- tecter directement la vitesse de rotation de la turbine. 7.- 8-.- 2463877 8.- REVENDI C AT I 0 N S 1.- Procédé pour commander le passage des vitesses dans le cas d'une botte de vitesses automatique avec un conver- tisseur hydraulique ou un coupleur hydraulique monté en amont lors de la rétrogradation avec interruption de la charge, pro- cédé caractérisé en ce qu'on effectue la commande en fonction d'un point de synchronisation ou bien de grandeurs qui en sont dérivées, et que pour la détermination de ce point de synchroni- sation en utilisant la vitesse de rotation de l'arbre de sortie de la botte et le rapport de démultiplication de la botte, la vitesse de rotation de la turbine après le début du processus de commutation et interruption du flux de force entre l'en- trée et la sortie de la botte est déterminée à partir de la vi- tesse de rotation de la pompe du convertisseur ou du coupleur. 2.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la vitesse de rotation synchrone de la turbine est dé- terminée en tenant compte de la modification brusque dde à la nouvelle vitesse à enclencher et de la vitesse de rotation de l'arbre de sortie de la botte avant le début du processus de commutation. 3.- Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la vitesse de rotation synchrone de la turbine est déterminée en tenant compte de la modification brusque dae à la nouvelle vitesse à enclencher et de la vitesse de rotation de l'arbre de sortie de la botte, et que cette vitesse de rota- tion de l'arbre de sortie de la botte, est constamment détectée même après le début du processus de commutation. 4.- Procédé selon l'une quelconque des revendica- tions 1 à 3, caractérisé en ce que le couple moteur est modifié en fonction de la vitesse de rotation de la turbine. 5.- Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce que des moyens sont prévus pour déterminer la vitesse de rotation de la pompe et la vitesse derotation de l'arbre de sortie de la boite, un cal- culateur de vitesse de rotation synchrone (1)étant prévu, qui en tenant compte de la modification brusque dẻ à la nouvelle vitesse à enclencher, et en tenant compte de la vitesse de rota- tion de l'arbre de sortie de la botte, détermine la vitesse de rotation synchrone de la turbine, un calculateur d' entrée en pmi- se (2) étant en outre prévu, qui en tenant compte de la vitesse 9._ 2463877 du moteur et, de préférence, de la charge, détermine les vites- ses de rotation du moteur pour lesquelles l'entrée en prise du moteur doit débuter et se terminer,