Brevet FR2543242A1 — publié le 19840928

COMMANDE DE LA PRESSION D'ALIMENTATION D'UN RECEPTEUR HYDRAULIQUE La présente invention se rapporte à une commande de la pression d'alimentation d'un récepteur hydraulique, notamment pour un em- brayage de boite de vitesses automatique de véhicule automobile. De manière classique, les transmissions automatiques convention- nelles équipées d'un coupleur ou d'un convertisseur de couple sont conçues de telle sorte que, un rapport de marche avant (ou de marche arrière) étant engagé, moteur tournant, la transmission de couple du moteur aux roues n'est pas interrompue même à l'ar- rêt du véhicule; il en résulte un certain nombre de conséquences dont certaines peuvent être classées au nombre des avantages de ce type de transmissions, d'autres pouvant au contraire être con- sidérées comme des inconvénients, certains avantages pouvant d'ailleurs se transformer en inconvénients au gré des circons- tances de conduite et inversement. Cette non interruption du couple entre moteur et roue se traduit, véhicule à l'arrêt moteur au ralenti, par un couple de trainée plus ou moins important selon les caractéristiques du moteur et de l'organe de couplage (convertisseur ou coupleur), qui commu- nique au véhicule une tendance spontanée à "ramper" Cette ten- dance à ramper peut être considérée comme favorable dans la mesure o: elle permet des évolutions douces et précises du véhicule àtrès basse vitesse (manoeuvres de parking par exemple); elle empêche un recul du véhicule lors des démarrages en côte modérée. Elle constitue par contre un inconvénient indéniable dans la mesure o 49398 1 2 - elle contraint à maintenir continuellement le pied sur le frein pour conserver l'immobilité du véhicule après un arrêt sur route plate; elle oblige à régler le régime de ralenti du moteur à un niveau supérieur à ce qui serait nécessaire à un véritable "point mort", ce qui, en circulation urbaine, induit une sur- consommation non négligeable à chaque arrêt du véhicule aussi bien en moteur àessence qu'en moteur Diesel la non-interruption du couple entre moteur et roues implique la mise sous tension mécanique de toute la chaine cinématique correspondante, soumise aux sollicitations vibratoires issues du moteur: il en résulte souvent des trépidations inaccep- tables au niveau de l'habitacle, le plus souvent pour des véhicules équipés d'un moteur Diesel. Face à ces phénomèneson ressent donc le besoin d'un dispositif enclenchable à volonté par le conducteur, dispositif qui "débraye" automati- quement la transmission à chaque arrêt du véhicule et la "réem- braye" avec une progressivité convenable à chaque redémarrage On connaît des dispositifs de conception simple qui assurent correc- tement la fonction de débrayage de la transmission à l'arrêt en coupant l'alimentation en huile du vérin qui assure le serrage de l'élément de friction d'entrée de la transmission; mais ces dis- positifs ne prennent pas en compte les divers paramètres de vitesse (moteur, turbine de l'organe de couplage, véhicule): il en résulte des effets de roue libre plus ou moins désirables et de toutes façons incontrôlés, ainsi qu'une progressivité nette- ment insuffisante à la remise sous couple En effet, au réem- brayage au moment o le conducteur réappuie sur l'accélérateur, le vérin est réalimenté sous pression sans précaution particu- lière et sans relation avec l'évolution de la vitesse du moteur, si bien que la prise de couple peut être brutale, prématurée ou tardive (emballement du moteur). 49398 1 1676 -3- La présente invention permet de remédier aux inconvénients préci- tés des systèmes connus de "débrayage à l'arrêt" des transmis- sions auto Matiques,en réalisant un asservissement systématique de la capacité de serrage du vérin de l'organe d'entrée de la trans- mission aux conditions instantanées de vitesse du moteur, de la turbine de l'organe de couplage et du véhicule La présenteinven- tion s'intègre de manière particulièrement avantageuse aux sys- tèmes électroniques ou à microprocesseur de contr 8 le/commande der transmission, mais elle peut être associée à tout autre type de système de contrôle. A cet effet, la commande de la pression d'alimentation d'un récepteur hydraulique selon l'invention comprend un modulateur de pression du type fermé par défaut de courant associé à un ensem- ble de commandes; lequel ensemble de commandes peut être autorisé à fonctionner par un moyen extérieur et reçoit les informations vitesse moteur Wj m' vitesse turbine Ij J T,charge moteur O i et vitesse véhicule V v Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, la commande de la pression d'un récepteur hydraulique comporte la mesure d'un glissement A u = Lm -bas T qui est utilisée pour synthétiser le signal de commande d'un modulateur de pression de façon à positionner le vérin du récepteur hydraulique aux environs immédiats de lacourse d'accostage des garnitures. Ce pilotage de la pression n' est possible que lorsque les gran- deurs ic et V sont simultanément inférieures à des seuils res- pectifs de valeurs préétablies. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, la commande de la pression d'alimentation d'un récepteur hydraulique consiste à comparer le glissement AUW séquentiellement à deux valeurs de seuil, C W et E: 49398 1 1676 4 - Si AAW =Sw -AWU est négatif, il y a génération d'un signal de correction à grand gain = (s ô 1) modifiant le signalde commande du modulateur de pression. Si Au 1 = S ALJ est positif, il y a comparaison avec une deuxième valeur de seuil E inférieure à Sw, et génération d'un signal de correction à petit gain d = S (AJ 2), o Wa-w 2 E-EW. Si 1 D, le signal de correction est pris égal à 0. Le signal de correction S agit sur un dispositif d'incrémentation du signal de commande du modulateur de pression. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, la commande de la pression d'alimentation d'un récepteur hydraulique consiste de plus en ce que le temps d'activation du dispositif est compté et comparé à une valeur de seuil de temps prédéterminée t max Quand le temps écoulé dépasse t ax max si le premier seuil n'est pas franchi, c'est-à-dire si t W >S Us il y a déclenchement d'un signal d'alarme et réalimentation à la pleine pression du récepteur hydraulique; si le glissement A u J est compris entre le premier et le second seuil, c'est-à-dire si J AW C Su, le dispositif selon l'invention arrête l'incrémentation du signal de commande du modulateur et incrémente le deuxième seuil jusqu'à une valeur de troisième seuil SWI, intermédiaire entre le premier et le deuxième seuilt si le glissement uj >cw J 1, il y a déclenchement d'un signal d'alarme et réalimentation à la pleine pression du récepteur hydraulique> 49398 11676 -5- si le glissement t "S e z W 1, cette valeur du glissement devient le nouveau deuxième seuil, et le temps t est réinitia- lisé à zéro. Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, la commande de la pression d'alimentation d'un récepteur hydraulique consiste de plus en ce que, à la disparition de l'ordre de débrayage à l'arrêt, le retour à la pleine pression d'alimentation s'effectue selon une loi prédéterminée en fonction du temps. On décrira maintenant un mode de réalisation non limitatif de l'invention en se référant aux dessins annexés parmi lesquels la figure 1 représente la caractéristique pression/course du vérin de l'organe d'entrée de la transmission; la figure 2 représente l'évolution du glissement de l'organe de couplage en fonction de la course du vérin de l'organe d'entrée, véhicule arrêté moteur tournant au ralenti, rapport engagé la figure 3 représente la caractéristique de l'électrovanne modulant la pression d'alimentation du vérin; la figure 4 représente le schéma électrique fonctionnel d'un mode de réalisation de l'invention la figure 5 représente le schéma de principe de l'alimentation du vérin par l'électrovanne modulatrice. Le dispositif objet de l'invention peut indifféremment être auto- matiquement mis en service quand certains paramètres de conduite se trouvent réunis, ou bien à la demande du conducteur et quand ces mêmes paramètres sont présents. D'une manière non limitative, on peut envisager que le dispositif soit mis en action si, de manière simultanée: - 49398 1 16, -6 - la vitesse du véhicule Vv s'abaisse en dessous d'une valeur de seuil V lim i la position de l'organe de réglage de l'arrivée de combustible au moteur est celle correspondant au ralenti: on notera cette position ic = . Si l'on choisit V i 0, on obtient un débrayage à 1 'arrêt sans effet de roue libre notable, effet que l'on peut obtenir au con- traire en choisissant pour V lim une valeur non nulle considérée comme souhaitable Le principe de l'invention prend en compte les caractéristiques d'action d'un vérin usuel assurant le serrage de l'organe d'entrée d'une transmission automatique La figure 1 représente la caractéristique pression/course d'un tel vérin: le segment AB de cette caractéristique représente la course morte durant laquelle l'organe d'entrée ne transmet aucun couple appré- ciable autre que le couple résiduel de traînée des garnitures de friction, tandis que le couple transmissible croit linéairement avec la pression d'alimentation du vérin le long de la portion BD de cette caractéristique Le point D correspond à la position d'équilibre du vérin pour la pleine pression d'alimentation, moteur au ralenti, rapport engagé Au fur et à mesure que lapres- sion monte dans le vérin et que le couple transmissible CT aug- mente, la différence de vitesse Aw = W m u J rentre l'impulseur et la turbine de l'organe de couplage augmente corrélativement avec CT selon la courbe de la figure 2 sur laquelle: le point M correspond au glissement urésiduel, vérin tota- lement desserré le point N correspond au glissement a W au moment de l'accos- tage des garnitures de friction le point R correspond à Ui T = 0, soitâwu = u vitesse du moteur au ralenti à partir de ce point, le vérin est suffi- samment serré pour permettre la transmission du couple CT sans glissement de l'organe de friction. 49398 1 1676 Le but de l'invention est de permettre, en phase "débrayée à l'arrêt", de positionner le vérin au point B de sa caractéris- tique et non au point A ainsi qu'il est couramment réalisé au moyen des dispositifs connus en asservissant la position du vérin en B à la valeur du glissement uj en N: ce positionne- ment du vérin au point B, permet d'éviter,lorsque disparaît l'ordre de débrayage à l'arrêt ( i c O par exemple), d'avoir à parcourir toute la course morte AB du vérin, course pendant la durée de laquelle, aucun couple ne pouvant être transmis, la vitesse moteur Uj m peut s'accélérer sans contrôle Or, pour rat- traper le "temps perdu" pendant la course morte AB, on est con- traint d'opérer ensuite une prise de couple énergique sur l'or- gane de friction, communiquant ainsi un à-coup peu agréable au véhicule. Dans le cadre de l'invention proposée, l'alimentation en huile du vérin 1 est opérée à travers une restriction fixe 2 placée sur la canalisation d'amenée d'huile 3, la pression instantanée en aval de la restriction 2 étant contrôlée par un modulateur de pression approprié 4, du type à position de fermeture en l'absence de cou- rant de commande Le modulateur de pression peut être avantageu- sement, mais de manière non limitative, une électrovanne à bille ou à noyau alimentée par un signal périodique à rapport cyclique variable, selon un procédé connu en soi La commande de variation du rapport cyclique synthétisée par un boitier électronique 5, dont le schéma de principe correspond à la figure 4, permet de moduler la pression d'alimentation du vérin 1 selon la caracté- ristique donnée par la figure 3 Le bottier 5 reçoit: l'ordre E émanent du conducteur, de mise en service du disposi- tif de débrayage à l'arrêt le signal de vitesse moteur (ô m le signal de vitesse turbine W; T 49398 t 16 la position c de l'organe de réglage du débit de combustible dans le moteur; le -signal de vitesse du véhicule V v Le circuit de comparaison 6 élabore le signal Au = -m T qui est ensuite échantillonné soit à la cadence fl, soit à la cadence f 2 (supérieure ou égale à f 1) par l'écehantillonneur 7. Les valeurs discrètes de AW ainsi obtenues sont envoyées soit sur le circuit de comparaison 8, soit sur le circuit de comparai- son 9, selon que la grandeur logique F, définie plus loin, vaut O ou 1. Le circuit de comparaison 8 élabore le signal 1 U = u At U, ou U est une valeur de glissement correspondant au point C de la figure 1, intermédiaire entre les points B et D Le relais à seuil 10 délivre la variable logique F qui vaut 1 ou O selon que 4 u J 1 est négatif ou positif Si F = 0, le signal Lw 1 est dirigé sur le générateur de fonction 11 qui élabore une fonction ( 4 W 1) N * Cette fonction ( 4 W 1) N sert à corriger le rapport cyclique >/T du signal de commande de l'électrovanne modulatrice 4 selon la relation ( /T)N 1 ( /T) N + S (a)N o N se rapporte à la Nième période d'échantillonnage réalisé à la fréquence fl On peutjà titre d'exemple non limitatif prendre: ) = K 1 + K 2 A W 1 ce qui réalise un asservissement à retour constant et proportion- nel Graphiquement la phase correspondant à F = O s'interprète comme l'évolution de la position du vérin entre les points D et C de la figure 1, qui induit un glissement AW compris entre les points R et P de la figure 2. 49398 t 1676 -9- Après la première détection de AW A > O, c'est-à-dire F = 1, le signal est dirigé sur le circuit de comparaison 9 qui élabore alors un nouveau signal A W 2 = O -Au, o G O est la valeur du glissement &W au point N de la figure 2, et la fré- quence d'échantillonnage devient f 2 > f 1 Si la variable logi- que G, qui sera définie ultérieurement, a la valeur O, le signal A Ut 2 est dirigé sur le générateur de fonction 12 tant que A W 2 O Tant que H conserve la valeur O, c'est-à-dire si a U> est supérieur à, le générateur 12 élabore une fonction '(} W 2)K qui sert à corriger le rapport cyclique $/T du signal de commande de l'électrovanne modulatrice 4 selon la relation: K+ 1 ( '/T)K + I ( W 2)K o K se rapporte à la Kième période d'échantillonnage réalisé à la fréquence f 2. On peut, à titre d'exemple non limitatif, prendre: & ' (&W 2) = K 1 + K 2 2, ce qui réalise un asservissement à retour constant et proportion- nel On choisit K'1 1 2 2 d'approche fine. Par contre, dès que H 1, c'est-à-dire si AW devient inférieur à E O la correction t' du rapport cyclique est prise égale à zéro grace au contact 20 (à gauche quand H = 1) et le temps t défini au suivant est remis à zéro; la pression dans le vérin est ainsi maintenue constante et le vérin est immobilisé aux environs du point B. 49398 16 - A l'instant de la mise en service du dispositif de débrayage à l'arrêt, on commence à compter le temps écoulé t Si, au boutd'un temps fixé à l'avance t max' on n'a pas atteint l'état de fonc- tionnement caractérisé par la valeur 1 de la variable logique H, le signal t ma-t élaboré par le circuit de comparaison 13 fait max basculer le relais à seuil 14 qui correspond à la variable logique G telle que: G = 1 si t > t max max G = O si t t ax), un voyant d'alarme max 24 est mis sous tension à travers les contacts 17 (fermé si F= 0) et 18 (fermé si G = 1) et le circuit OU 16. Par mesure de sécurité, on peut optionnellement prendre alors ?/T = 0, de manière à éviter un glissement sous couple non négligeable de l'organe d'entrée de la transmission. Si l'on a simultanément G = 1, F = 1 et H = O (vérin positionné entre les points B et C de la figure 1 et t > t max lacorrection du rapport cyclique est prise égale à zéro grace au contact 19 (à gauche quand G = 1) : la pression dans le vérin est ainsi maintenue constante et le vérin est immobilisé Le générateur de fonction 15, initialisé à la valeur E = E O correspondant à la valeur du glissement &W au point N de la figure 2, délivre alors une valeur E incrémentée de J à chaque échantillonnage: la nouvelle valeur de ú est alors comparée à chaque cycle à une valeur limite SJU intermédiaire entre o et S au moyen du circuit de comparaison 21 et du relais à seuil 23. Si Sui 1 E devient négatif avant que H = 1 (c'est-à-direavant que E -w ne devienne positif), le voyant 24 est mis sous tension et optionnellement on peut prendre alors 2/T = O de 49398 11676 manière à éviter un glissement sous couple non négligeable de l'or- gane d'entrée Si H = 1 survient en premier, l'incrémentation de 15 est stoppée et le temps t est remis à zéro. Les deux séquences-types qui peuvent se présenter sont les suivantes Passage Neutre/Automatique à l'arrêt: cette séquence correspond au remplissage sous pression modulée du vérin 1 - Initialement, le point de fonctionnement est le point M de la figure 2 On a donc H = 1, et Zf IT = O: on remplit donc le vérin sous pleine pression jusqu'à ce que l'on atteigne le point N d'accostage des garnitures de friction Après dépassement du point N, l'électrovanne modulatrice s'ouvre de plus en plus, le remplissage s'effectuant alors sous une pression décroissante. Selon les réglages adoptés, la course du vérin peut ou non dépas- ser le point C de la figure 1 (correspondant au glissement îW), puis le vérin revient en arrière pour se stabiliser aux environs du point B de la figure 1 (correspond à la valeur go du glisse- ment) si les conditions mécaniques de fonctionnement du vérin sont normales Si, pour une raison quelconque, le couple de trai- née au point B est supérieur à la normale et entraîne un glisse- ment supérieur à la valeur nominale E 0, le fonctionnement en débrayage à l'arrêt est cependant autorisé tant que le glisse- ment à l'accostage n'excède pas la valeur limite &W 1. Dans le cas contraire, on signale une anomalie et l'on peut optionnellement supprimer le débrayage à l'arrêt en ramenant V/T à zéro. Débrayage de la transmission en fin de décélération du véhicule cette séquence correspond à la vidange partielle du vérin 1 avec contrôle de la pression au moyen de l'électrovanne modulante Le point de fonctionnement à l'initialisation de la séquence, est le point D de la figure 1 La vidange du vérin 1 s'opère à tra- vers l'électrovanne 4 qui s'ouvre de plus en plus et, à partir 49398 1 1676 12 - du point E de la figure 1, l'organe d'entrée de la transmission commence à glisser. En raison du choix des coefficients K 1 et K'1, K 2 et K'2, lachute de pression dans le vérin 1 est rapide de D en C, plus lente et à pas d'incrémentation faible de C en B Si les conditions méca- niques de fonctionnement du vérin sont normales, ce dernier se stabilise en position aux environs du point B, sinon on tolère un fonctionnement légèrement dégradé correspondant à un glissement maximal Ci 1 ' ou même, on supprime le débrayage à l'arrêt en signalant une anomalie, de la même manière que dans la séquence décrite précédemment. Si la demande de débrayage à l'arrêt cesse, soit que le signal E disparaisse (ordre émanant du conducteur) soit que c C (le conducteur réaccélère pour redémarrer), on prend alors M/T = O et l'électrovanne modulante 4 se ferme: le vérin 1 se remplit ainsi sous l'effet de la pleine pression de ligne Si l'on désire dans cette circonstance améliorer la pregressivité de la prise de couple, on peut optionnellement prévoir une loi progressive de retour à zéro de l/T à partir de sa valeur au moment de la dis- parition de la demande de débrayage à l'arrêt. 49398 1 1676 13 - REVENDICATIONS 1 Commande de la pression d'alimentation d'un récepteur hydrau- lique ( 1), caractérisée en ce qu'elle comprend un modulateur de pression ( 4) du type fermé par défaut de courant associé à un ensemble de commandes ( 5); lequel ensemble de commandes ( 5) peut être autorisé à fonctionner par un moyen extérieur (E) et reçoit les informations vitesse moteur W m' vitesse turbine ç" T' charge moteur d( et vitesse véhicule V c v 2 Commande de la pression d'un récepteur hydraulique ( 1) selon la revendication 1, caractérisée en ce que la mesure d'un glisse- ment W = W m W T est utilisée pour synthétiser le signal de commande du modulateur ( 4) de façon à positionner le vérin du récepteur hydraulique aux environs immédiats de la course d'accos- tage des garnitures; ce pilotage de la pression n'étant possible que lorsque les grandeurs I c et Vv sont simultanément infé- rieures à des seuils respectifs de valeurs préétablies. 3 Commande de la pression d'alimentation d'un récepteur hydrau- lique ( 1) selon les revendications 1 et 2, caractérisée en ce que le glissement &UW est comparé séquentiellement à deux valeurs de seuil, S Wet E: si t LU à Wu est négatif, il y a génération d'un signal de correction à grand gain = (Z uj 1) modifiant le signal de commande du modulateur de pression si & UJ 1 = SU AW est positif, il y a comparaison avec une deuxième valeur de seuil E inférieure à LW, et généra- tion d'un signal de correction à petit gain y S ( 2 o u 2 A ui; si ÄLU v E le signal de correction J est pris égal à O le signal de correction & agit sur un dispositif d'incrémen- tation du signal de commande du modulateur de pression. 49398 t 16 14 - 4 Commande de la pression d'alimentation d'un récepteur hydrau- lique ( 1) selon les revendications 1, 2 et 3, caractérisée en ce que le temps d'activation du dispositif selon l'invention est compté et comparé à une valeur de seuil de temps prédéterminée t max; quand le temps écoulé dépasse tma: si le premier seuil n'est pas franchi, c'est-à- dire si à W > 65 w, il y a déclenchement d'un signal d'alarme et réalimentation à la pleine pression du récepteur hydraulique ( 1) si le glissement u W-est compris entre le premier et le deu- xième seuil, c'est-à-dire si JL JC 1, il y a déclenchement d'un signal d'alarme et réalimentation à la pleine pression du récepteur hydraulique ( 1); si le glissement A Lu devient le nouveau deuxième seuil, et le temps t est réinitia- lisé à zéro. Commande de la pression d'alimentation d'un récepteur hydrau- lique ( 1) selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, carac- térisée en ce que, à la disparition de l'ordre de débrayage à l'arrêt, le retour à la pleine pression d'alimentation s'effectue selon une loi prédéterminée en fonction du temps. 49398 11676