Brevet FR2572689A1 — publié le 19860509

Dispositif d'automatisation d'embrayage. L'invention concerne l'automatisation d'un embrayage sur un véhicule, notamment sur un tracteur agricole. On connaît d'innombrables dispositifs de transmission automatique pour véhicules, mais qui sont toujours difficilement adaptables sur un véhicule non prévu spécialement à cet effet, et qui en outre sont très onéreux. On connaît également des dispositifs d'embrayage automatique, commandés en général par un contact électrique actionné par le levier de vitesses, et qui permettent de conserver la boîte mécanique classique du véhicule. Cepen- dant, ces embrayages automatiques, destinés à remplacer l'embrayage classi- que, sont eux-mêmes difficilement adaptables sur un véhicule. Le but de l'invention est de conserver, non seulement la boite mécanique classique du véhicule, mais également l'embrayage classique, à sec ou dans l'huile, équipant normalement cette boite, et d'y adjoindre un dispositif peu encombrant, peu onéreux et facile à adapter pour rendre automatique le fonc- tionnement de cet embrayage. L'invention consiste à disposer un vérin hydraulique à simple effet, agissant sur la commande d'embrayage dans le sens du débrayage, ce vérin pouvant être constitué par le piston hydraulique déjà existant dans l'em- brayage dans le cas d'un embrayage hydraulique dans l'huile, à disposer deux électrovannes, ou une électrovanne à trois voies équivalente, assurant l'une, -la communication entre une source de pression et le vérin, et l'autre la com- munication entre le vérin et la décharge, à utiliser, d'autre part, un cap- teur de vitesse des roues et un capteur du régime moteur, ces deux capteurs étant du type électronique à impulsions délivrant chacun une impulsion chaque fois que les roues ou l'arbre moteur respectivement ont effectué une rotation d'un tour ou d'un angle déterminé, à utiliser un contact de commande appro- prié, par exemple un contact du type habituel inséré sur la commande du levier de vitesses pour être actionné chaque fois qu'un effort suffisant s'exerce sur ce levier dans le sens du passage des vitesses, et enfin à raccorder un dispositif électronique tenant compte des indications de ces deux capteurs et du contact pour commander l'alimentation desdites électro- vannes afin d'obtenir l'effet voulu. De préférence, les deux électrovannes sont commandées par des impulsions d'une fréquence déterminée en faisant varier seulement la durée des im- pulsions à l'intérieur de chaque cycle entre au moins deux valeurs repré- sentant un temps long et un temps court, ces deux temps étant une fraction de la période correspondante, le dispositif électronique de caommande agissant par cycles de traitement successifs et élaborant ladite fréquence par comptage à partir d'un signal d'horloge, et lesdits temps longs et courts étant également déterminé par comptage et en fonction du résultat desdits traitements, de telle manière que l'accélération linéaire du véhicule, déterminée par ledit calcul, ne dépasse pas une valeur préétablie, et que le régime du moteur, mesuré initialement au cours du débrayage, ne présente pas une chute supérieure à une valeur déterminée. D'autres particularités de l'invention apparaîtront dans la description qui va suivre d'un mode de réalisation pris comme exemple et représenté sur le dessin annexé, sur lequel: la figure 1 est un schéma d'ensemble du dispositif de commande; les figures 2, 3 et 4 sont des courbes illustrant, en fonction du temps, respectivement l'accélération linéaire du véhicule, le régime du moteur et la course du vérin; la figure 5 est le schéma électronique du dispositif de commande; la figure 6 est l'organigramme présidant à l'exécution des calculs et teste.de décision; et - les figures 7 et 8 représentent les organigrammes des programmes d'interruption correspondant respectivement aux deux types d'interruption. L'installation du dispositif selon l'invention est particulièrement facilitée sur un véhicule comportant déjà sa propre source de pression hydraulique, par exemple un tracteur agricole, ce que l'on va supposer dans ce qui suit. Bien entendu, sur un autre véhicule, il serait toujours possible de rajouter un générateur de pression hydraulique entralné par le moteur. Le dispositif d'automatisation selon l'invention comprend, avant toute chose, un vérin hydraulique à simple effet 1 dont la mise en pression actionne, dans le sens du débrayage, la commande habituelle de débrayage 2. Le dispositif utilise d'autre part deux électrovannes dont l'une EV1 assure l'alimentation du vérin à partir de la source de pression 3, et dont l'autre, EV2, assure la décharge du vérin par mise en communication avec la bâche 4 du circuit hydraulique. 257268 9 De la sorte, l'actionnement électrique de EVI produit le débrayage, tandis que l'actionnement électrique de EV2 produit l'embrayage, maisnatu- rellement avec une brutalité qui ne serait pas acceptable, ce qui justifie l'addition d'un dispositif d'asservissement permettant d'assurer la progres- sivité de l'embrayage. Le but à atteindre dans cet asservissement est d'éviter tout à la fois: - une chute de régime du moteur inacceptable (risque de calage), - une accélération linéaire du véhicule trop importante (confort), et - un temps d'embrayage trop long (usure des garnitures). Pour réaliser cet asservissement, on utilise un dispositif électronique qui reçoit en entrée un signal d'actionnement ou de non actionnement d'un contact électrique approprié 6, qui peut par exemple gtre le contact électri- que habituel inséré sur le levier de commande non représenté de la boîte de vitesses, pour être actionné lorsqu'un effort s'exerce sur ce levier dans le sens du passage des vitesses, afin de commander le débrayage, puis n'être plus actionné lorsqu'on relache le levier afin de commander l'embrayage progressif. D'autre part, le dispositif 5 reçoit également en entrées, les signaux provenant de deux capteurs 7 et 8 permettant de déterminer respec- tivement la vitesse des roues du véhicule et le régime du moteur. Ces cap- teurs sont le plus souvent constitués par des capteurs magnétiques sans contact détectant le passage de dents d'un organe dont la rotation est liée respectivement à celle des roues et à celle de l'arbre moteur. Chaque impul- sion reçue correspond donc à une certaine distance parcourue par le véhicule ou à un certain angle de rotation de l'arbre moteur, respectivement. Enfin, le dispositif envoie en sortie les courants de commande des électrovannes EVl et EV2. La règle d'action du dispositif d'asservissement 5 est relativement simple, et illustrée par les figures 2, 3 et 4 sur lesquelles on a porté respectivement l'accélération AC du véhicule,-déterminée par la différence des vitesses mesurées par 7 au cours de deux cycles de mesure successifs, le régime moteur RM, déterminé par 8, et la course CV du vérin 1 résultant des ouvertures et fermetures respectives des électrovannes. Si au temps représenté par le point 9 sur la courbe de la figure 4, on actionne le contact 6 pour le passage d'une vitesse, le circuit 5 commande l'ouverture de EVl, ce qui produit la rampe descendante 9,10 et le palier horizontal 10,11, c'est-à-dire le débrayage pendant le temps nécessaire au passage de la vitesse. Au temps représenté par le point 11, le contact 6 cesse alors d'être actionné, ce qui commande l'asservissement en vue de l'embrayage progressif. Au cours de cet embrayage, EV2 se trouve ouvert à l'instant corres- pondant au point 11 et jusqu'au point 12. A cet instant on détecte, d'après la figure 3, que le régime moteur est descendu au-dessous d'une valeur déterminée à l'avance RMIN. Dans ce cas, le dispositif 5 ferme les deux électrovannes pour maintenir la pression sur l'embrayage mais ne pas l'accentuer, en attendant que le véhicule prenne de la vitesse et que le glissement de l'embrayage cesse, permettant ainsi au régime moteur de repasser au-dessus de la valeur minimum. A l'instant du point 13, on reprend alors l'ouverture de EV2 pour une nouvelle rampe ascendante 13,14 correspon- dant à une augmentation progressive du couple d'embrayage. On a supposé qu' a l'instant correspondant au point 14, on détecte sur la figure 2 le passage de l'accélération au-dessus d'une valeur ACMAX déterminée à l'avance. Comme précédemment, on cesse alors d'alimenter les deux électrovannes pour laisser au véhicule le temps d'accroître sa vitesse tout en réduisant son accélé- ration, jusqu'à repasser audessous de la valeur limite, ce qui se produit au point. 15. Apres cela, la rampe ascendante recommence par ouverture de EV2 et jusqu'à l'embrayage complet obtenu en 16. On voit donc que le processus d'asservissement consiste à contrôler la fuite Ev2 en l'interrcmpant chaque fois que nécessaire. En outre, par sécurité, on peut prévoir la commande positive du dé- brayage pour ouverture de EV1 si pour une raison quelconque le régime moteur tombe au-dessous du régime de ralenti du moteur afin d'éviter le calage. Tles pentes des rampes descendantes, et surtout ascendantes, de la courbe 4, peuvent naturellement être réglées par des étrangleurs convenables dans les conduites hydrauliques. Cependant, dans la pratique, il est préférable de commander EV1 et EV2 par des courants pulsés à fréquence constante et à rapport cyclique variable sans aller jamais jusqu'à l'ouverture permanente ni à la fermeture permanente. A titre d'exemple, on peut utiliser une période de 77 ms, correspondant à une fréquence de 13 Hz et utiliser à 1' intérieur de chaque période un temps de conduction variant entre un temps long de 16 ms et un temps court de 10 ms. Dans ce cas, si l'on actionne par exemple EV1 avec le temps court et EV2 avec le temps long, non seulement le temps de passage de l'huile dans chaque électrovanne n'est qu'une fraction du temps total, ce qui correspond donc à une réduction du débit à un certain pourcentage du débit d'ouverture maximale, mais en outre la vanne de remplissage et la vanne de décharge étant ouvertes en même temps, c'est la différence des débits qui est prise en compte, ce qui permet finalement d'éviter l'emploi d'étrangleurs à réglage précis. Compte tenu de cette remarque, le dispositif électronique 5 peut être réalisé selon le schéma illustré sur la figure 5. Ce dispositif comprend une unité centrale de traitement CPU constituée par exemple par un microprocesseur 6809 avec une mémoire morte EPROM et une mémoire vive RAM, et également deux timers T1 et T2 constitués par exemple par des circuits intégrés 6840, et enfin un adaptateur d'interface parallèle PIA constitué par un circuit intégré 6821, ces divers circuits étant na- turellement connectés par leurs branchements habituels incluant un bus de données DON et un bus d'adresse ADR représentés sur le schéma. Chacun des timers T1 et T2 comporte trois compteurs, C1, C2 et C3, comportant chacun une entrée d'horloge CK, une entrée de commande G et une sortie. Les entrées d'horloge des compteurs C1 et C2 des deux timers sont alimentées par une horloge externe de 100 KHz, tandis que les entrées d'horloge du compteur C3 de chaque timer sont alimentées par une horloge interne du circuit correspondant et qui est à une fréquence plus élevée, par exemple i MHz pour améliorer la précision. Le compteur CI de T1, dont l'entrée de commande G est actionnée en permanence, fournit une horloge de 13 Hz dont le signal attaque les entrées de commande G des deux compteurs C3 qui sont programmés en monostable, c'est-à-dire pour fournir un signal de sortie depuis le déclenchement par chaque impulsion de 13 Hz et jusqu'à ce que le compteur C3 correspondant ait compté un nombre déterminé parmi deux valeurs qui correspondent aux deux durées de conduction indiquées plus haut, ces nombres étant fournis par le microprocesseur par l'intermédiaire du bus de données. Ce signal de sortie est amplifié par une interface de puissance, respectivement 17 et 18, qui alimente directement les électrovannes EV1 et EV2 respectivement. Le compteur Cl de T2 fournit une horloge de 20 Hz qui, après mise en forme dans un circuit 19 de mise en forme, attaque l'entrée FIRQ du micro- processeur CPU pour le calcul de l'accélération chaque 50 ms. Les compteurs C2 de T1 et T2 fonctionnent en comparaison de fréquence et permettent la mesure du régime moteur et de la vitesse d'avance respecti- vement en utilisant la fréquence de 100 KHz indiquée. Les deux capteurs 7 et 8 de vitesse d'avance et de régime moteur indiqués précédemment actionnent, par l'intermédiaire d'une interface de mise en forme, respectivement 20 et 21, les entrées de commande G des compteurs C2 de Tl et de T2 respectivement. Chaque fois qu'un des compteurs C2 reçoit un front descendant émanant du capteur correspondant, il envoie un signal d'interruption IRQ par l'autre entrée d'interruption IRQ du microprocesseur CPU. Le microprocesseur est alors interrompu pour effectuer la mesure du contenu du compteur C2 cor- respondant par le bus de données. La mesure correspondante, vitesse ou régime moteur, est donc rafraîchie d'autant plus souvent que la vitesse ou le régime est important. Par ailleurs, l'adaptateur d'interface parallèle PIA indiqué plus haut permet simplement de déterminer si le contact 6 indiqué précédemment est ouvert ou fermé. Le programme d'instructions du microprocesseur est contenu dans la mémoire morte EPROM et correspond à l'organigramme de la figure 6: après une phase d'initialisation, au cours de laquelle sont chargées les valeurs des diverses constantes, on commence une boucle au cours de laquelle on effectue successivement la lecture des périodes correspondant à la vitesse VIT et au régime moteur RM, puis on calcule par division les valeurs correspondantes VIT et RM. Ensuite, on détermine par lecture du PIA si le contact 6 est fermé ou non. S'il est fermé, on effectue le débrayage en fixant le temps de con- duction pour l'électrovanne 1 à une valeur supérieure au temps de conduction pour l'électrovanne 2, valeurs qui sont chargées dans les compteurs C3. Ensuite, on calcule la valeur du régime minimum acceptable en faisant la différence entre la valeur actuelle du régime et la chute permise, désignée par tRM, après quoi on reboucle. Si au contraire, le contact n'est pas fermé, on effectue l'embrayage progressif. Pour cela: si la différence V1 - V2 est inférieure à l'accélération maximum tolérée ACMAX, et si le régime moteur est supérieur au régime minimum RMIN fixé précédemment, on effectue l'embrayage en fixant le temps de conduction de l'électrovanne 1 à la valeur courte de 10 ms et le temps de conduction de l'électrovanne 2 à la valeur longue de 16 ms. Dans le cas contraire, on effectue l'arrêt du vérin en fixant les deux temps de conduction à des valeurs égales, par exemple 10 ms. Après cet arrêt du vérin, on détermine si RM est supérieur au régime de ralenti ou à un régime risquant d'entraîner un calage, par- exemple 600 t/minute, et si c'est le cas on reboucle, alors que dans le cas contraire, on effectue un retour du vérin dans le sens contraire à celui de l'embrayage en fixant le temps de conduction de EVI à la valeur longue et le temps de conduction de EV2 à la valeur courte, après quoi on reboucle. La figure 7 montre le premier programme d'interruption: chaque fois que le signal FIRQ est envoyé au microprocesseur, celui-ci transfère la valeur de la variable Vi à la variable V2 et la-valeur de la variable VIT à la variable V1, effectuant ainsi une actualisation des deux dernières vitesses relevées, puis effectue un retour. La figure 8 montre l'organigramme d'interruption de la deuxième entrée d'interruption IRQ qui produit en premier la lecture du registre d'état du microprocesseur, qui permet de déterminer si l'interruption provient de T1 ou de T2. Si cette interruption provient de T1, on effectue le stockage de la période RM, c'est-à-dire du contenu du compteur C2 de T1 comme indiqué plus haut, puis le rechargement de T1. Si l'interruption provient de T2, on opère de même le stockage de la période VIT prélevée sur le compteur C2 de T2, puis le rechargement de T2. En définitive, on voit que l'invention permet, avec des moyens simples, peu encombrants et faciles à implanter, vérin hydraulique, électrovannes, capteurs et contact électrique, ainsi qu'avec un circuit électronique 2b d'assuevissement extrêmement simple, d'assurer la fonction désirée, c'est- à-dire le fonctionnement entièrement automatique de l'embrayage lors de chaque manoeuvre du levier de vitesses. REVENDICATIONS 1. Dispositif d'automatisation d'un embrayage sur un véhicule, caracté- risé par le fait qu' il comprend au moins un vérin hydraulique à simple effet (1), adapté ou intégré à l'embrayage existant, deux électrovannes (EV1) et (EV2) ou un ensemble équivalent, deux capteurs à impulsions (7) et (8) sensi- bles respectivement à la vitesse des roues (VIT) et au régime (RM) du moteur du véhicule, un contact de commande (6) et un circuit électronique (5) réuni aux électrovannes, aux capteurs et au contact et agencé pour assurer le débrayage, puis une mamoeuvre progressive asservie de l'embrayage. 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le circuit électronique (5) commande les électrovannes (EV1 et EV2) par des impulsions de fréquence constante et de temps de conduction variant entre au moins deux limites excluant l'alimentation constante ou l'arrêt constant, le remplissage du vérin étant obtenu en donnant à la vanne de remplissage (EV1) un temps de conduction plus grand que celui de la vanne de décharge (EV2), et la décharge du vérin étant obtenue en donnant à la vanne de remplissage (EVl) un temps de conduction inférieur à celui de la vanne de décharge (EV2). 3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le dispositif électronique de commande (5) comporte un microprocesseur (CPU) avec mémoire morte et mémoire vive, et deux timers (T1,T2) à trois compteurs (Cl, C2, C3) assurant le comptage d'impulsions d'horloge entre deux impul- sions provenant des capteurs (7,8) afin de déterminer les périodes corres- pondantes, et par division dans le microprocesseur les vitesses (VIT) et régimes (RM) correspondants, ainsi que les accélérations (AC) par mise en mémoire des valeurs des vitesses, le comptage d'impulsions d'horloge pour déterminer ladite fréquence constante des impulsions de commande des élec- trovannes ainsi qu'une autre fréquence constante pour le calcul de l'ac- célération, et enfin le fonctionnement en monostable pour déterminer lesdits temps de conduction respectivement pour les deux électrovannes, les calculs respectivement desdites périodes et de ladite accelération étant assurés par le microprocesseur à la faveur d'interruptions séparées. 4. Dispositif selon la revendication 3, caractérisé par le fait qu'il est programmé de manière à effectuer les calculs par divisions de la vitesse (VIT) et du régime moteur (RM), et pour assurer, si le contact d'embrayage (6) est fermé, le débrayage par établissement d'un temps de conduction plus long pour l'électrovanne de remplissage (EVI) que pour l'électrovanne de décharge (EV2), puis le calcul du régime minimum (RMIN) par soustraction du régime mesuré et de la différence préfixée, et si le contact n'est pas fermé, la détermination de l'embrayage en fixant un temps de décharge (EV2) su- S périeur au temps de remplissage (EVI) si l'accélération calculée est in- férieure à la valeur maximum préfixée (ACMAX) et si le régime moteur est supérieur au régime minimum (RMIN) caleulé précédemment, avec arrêt du vérin dans le cas contraire par égalisation du temps de conduction des électro- vannes, avec en outre une comparaison du régime moteur (RM) avec un régime limite bas pour assurer un retour du vérin, par fixation d'un temps d'a- limentation (EVI) plus grand que le temps de décharge (EV2), si le régime descend au dessous de cette limite.