Brevet FR2581058A1 — publié le 19861031

L'invention concerne la cinétique de réengagement d'un embrayage à friction à commande automatisée, notamment pour véhicule automobile muni d'un système de transmission semi-automatisée ou automatisée. L'invention concerne plus précisément un procédé de manoeuvre automatique au cours de la phase de réembrayage après un changement de rapport de vitesse d'une butée de débrayage agissant sur un élément débrayeur de cet embrayage selon des lois de vitesse de déplacement déterminées en fonction des vitesses de rotation de deux arbres accouplés en rotation par cet embrayage. Ainsi qu'on le sait un embrayage à friction est un dispositif réalisant, entre un premier arbre et un second arbre coaxial au premier, une transmission de couple par friction qui est modulée suivant l'action d'une butée de débrayage associée sur un élément débrayeur de cet embrayage. Cette butée de débrayage admet en effet une course totale prédéterminée entre une position de débrayage, dans laquelle aucun couple n'est transmis de l'un à l'autre des arbres, et une position d'embrayage, dans laquelle ces arbres sont attelés en rotation. Cette course totale se décompose généralement entre une course morte entre la position de débrayage et une position intermédiaire, parfois appelée position d'accostage (dans laquelle un couple commence à être transmis de l'un à l'autre des arbres), une course utile correspondant à une transmission de couple de plus en plus complète jusqu'à une position d'accouplement complet puis une course finale jusqu'à la position d'embrayage qui sert à affermir l'attelage en rotation des arbres. Plus précisément un tel embrayage à friction comporte un groupe d'au moins deux plateaux transversaux attelés en rotation au premier arbre mais libres de se rapprocher ou de s'écarter, au moins un disque de friction solidaire du second arbre interposé entre ces plateaux et l'élément débrayeur précité, tel qu'un diaphragme pressant normalement les plateaux en direction l'un de l'autre en sorte de solidariser par friction les plateaux et le disque de friction, mais qui peut relâcher sa pression de façon continue sous l'action de la butée de débrayage, permettant ainsi un désaccouplement progressif des deux arbres. Ce désaccouplement va de pair avec un glissement circonfé- rentiel entre plateaux et disque de friction, c'est pourquoi on appelle parfois course ou zone de glissement la course de la butée de débrayage entre sa position d'accostage, et sa position d'accouplement complet voire sa position d'embrayage. Dans un système automatisé de commande d'embrayage, le problème se pose de définir la cinétique de déplacement de la butée de débrayage entre ses positions extrêmes. En effet, un tel embrayage est généralement associé à une boite de vitesses et il convient d'effectuer, de façon automatisée, des régimes transitoires aussi doux et souples que possible lors de chaque changement de rapport de la boite de vitesses. L'invention se préoccupe tout particulièrement de l'engagement d'un nouveau rapport au sein d'une boite de vitesses, c'est-à-dire plus généralement du réaccouplement de deux arbres animés de vitesses de rotation non nulles et suffisantes. Une telle détermination de la cinétique de réengagement d'un embrayage intervenant entre deux arbres animés de vitesses non nulles est par exemple proposée dans le document FR-2.525.163 (demande de brevet 83.06708 du 19 Avril 1983); ce document préconise que, lors d'un change- ment de vitesse, la butée de débrayage soit déplacée sur sa course de glissement (jusqu'à sa position d'embrayage, et il n'est rien précisé pour la course d'approche à partir de la position de débrayage) d'autant plus vite que la vitesse du moteur est plus grande vis-à-vis de la vitesse de l'arbre d'entrée de la boite de vitesses et que, de préférence, le rapport de transmission dans la boite de vitesses est plus grand. Ce document préconise donc de prévoir plusieurs programmes de parcours de la course de glissement dont l'un est sélectionné pour la phase de réen- gagement en fonction de la valeur relative des vitesses de rotation des arbres. Il a cependant été constaté que cette solution ne donne pas toute satisfaction du point de vue douceur et souplesse de conduite dans le cas d'un véhicule automobile d'autant qu'il s'est, révélé nécessaire de procéder à des essais expérimentaux pour définir, pour chaque application, les programmes de vitesse à mettre en oeuvre. L'invention a pour objet une souplesse de manoeuvre accrue et une plus grande simplicité dans la définition des programmes de vitesse à mettre en oeuvre. L'invention propose à cet effet un procédé de manoeuvre automatisée d'une butée de débrayage, en vue du réengagement d'un embrayage à friction réalisant, entre un premier arbre et un second arbre tournant une transmission de couple modulée suivant l'action de ladite butée sur un élément débrayeur associé à embrayage, cette butée de débrayage ayant une course totale prédéterminée entre une position de débrayage, dans laquelle aucun couple n'est transmis entre lesdits arbres, et une position d'embrayage, dans laquelle ces arbres sont attelés en rotation, ce procédé selon lequel on déplace la butée de débrayage sur sa course selon des lois de vitesse de parcours choisies au sein d'une pluralité de lois de vitesses prédéterminées en fonction des vitesses de rotation du premier arbre et du second arbre, ou du rapport de boite de vitesse, étant caractérisé en ce que, en une première phase, on déplace la butée de débrayage selon une première loi de vitesse dite loi rapide, sur au moins une course d'approche prédéterminée au delà de laquelle on surveille l'évolution au cours du temps de l'écart entre les vitesses de rotation des deux arbres de telle manière que, lorsque l'on détecte une diminution de cet écart de vitesse, on substitue à cette première loi de vitesse une seconde loi de vitesse plus lente, dite loi lente. L'invention propose donc de ne mettre en oeuvre que deux lois de vitesse, et de les combiner lors du réengagement, non pas en fonction de la position relative, & un instant donné, des vitesses de rotation des deux arbres, mais en fonction de la convergence ou de la divergence de ces vitesses au cours du temps. Selon une disposition avantageuse de l'invention, après convergence de ces vitesses, on repasse à un régime rapide, dès que ces vitesses sont devenues suffisamment voisines. Cela revient & ne combiner les lois de vitesse que pour la course de glissement au sens strict du terme, et à parcourir rapidement les courses mortes de part et d'autre de cette course utile. Selon une disposition préférée de l'invention, par souci de simplicité, les lois de vitesse d'engagement de la butée de débrayage, correspondent à une ou plusieurs phases. De préférence la loi de vitesse rapide correspond à une seule phase, de même que la loi de vitesse lente: la butée de débrayage se déplace ainsi à l'une; rapide ou lente, de deux vitesses prédéterminées. Les objets, caractéristiques et avantages de l'invention ressortent de la description qui suit, donnée à titre d'exemple illustratif non limitatif en regard des dessins annexés sur lesquels: la figure 1 est un schéma synoptique d'un ensemble de transmission de couple adapté à la mise en oeuvre de l'invention pour la manoeuvre d'une butée de débrayage; la figure 2 est un organigramme de base du procédé de manoeuvre de la butée de débrayage selon l'invention; la figure 3 en est une version préférée; la figure 4 est un diagramme vitesse/course de manoeuvre en réengagement de la butée de débrayage selon une version préférée de l'invention, et la figure 5 en est une variante. La figure 1 montre de façon schématique un moteur 1 ayant un arbre de sortie 2 entraîné en rotation à une vitesse N1. Cet arbre (vilebrequin) porte en son extrémité 2581 O8 un plateau de réaction 3 auquel est attelé en rotation, par l'intermédiaire d'un couvercle 4, un plateau de pression 5 adapté à s'écarter ou se rapprocher du plateau de réaction 3. Entre ces plateaux 3 et 5 est interposé un disque de friction 6 fixé à un second arbre 7 coaxial à l'arbre 2. A l'intérieur du couvercle 4 est disposé un élément débrayeur 8, tel qu'un diaphragme élastique, qui presse normalement le plateau de pression 5 en direction du plateau de réaction 3 en sorte de pincer le disque de friction et de l'entraîner en rotation par friction, mais qui peut relâcher sa pression sous l'action d'une butée de débrayage 9. Ledit second arbre 7 aboutit à une boite de vitesses 10 dont il constitue un arbre primaire et d'o part un arbre de sortie 11. Les plateaux 3 et 5, le disque de friction 6, l'élément débrayeur 8 et le couvercle 4 forment un ensemble, repéré 11, appelé embrayage. La butée de débrayage 9 est adaptée à se déplacer le long de l'arbre 7, en l'entourant, sur une course totale prédéterminée L (voir figures 4 et 5), entre une position de débrayage, dans laquelle aucun couple n'est transmis de l'un à l'autre des arbres 2 et 7 (les plateaux 3 et 5 sont écartés) et une position d'embrayage, dans laquelle ces arbres sont attelés en rotation (l'élément débrayeur revient en sa configuration normale, et le disque de friction 6 est pincé entre les plateaux 3 et 5). Cette butée de débrayage 9 est commandée en dépla- cement par un élément de manoeuvre 12, tel qu'une fourchette de débrayage, lui-même commandé en position par un organe de commande 13 tel qu'un servo-vérin ou actionneur. Cet actionneur 13 comporte un corps d'o sort une tige 13A sur une course qui est contrôlée en fonction d'un signal S émis par un bloc de traitement et de pilotage 14. A ce bloc parviennent des lignes 15 et 16 par lesquelles arrivent des signaux respectivement représentatifs des vitesses de rotation N1 et N2 des arbres 2 et 7 en provenance de détecteurs de vitesse 17 et 18, de tout type approprié connu, respectivement associés au moteur 1 et & la boite de vitesses 10. La figure 2 présente sous la forme d'un organigramme comment est défini le signal de commande S à partir de N1 et N2. Selon l'invention on met en oeuvre deux lois de vitesse dont l'une ou l'autre est appliquée à la butée de débrayage selon qu'à un instant donné les vitesse N1 et N2 tendent à se rapprocher (convergence) ou à s'écarter (divergence). L'invention propose ainsi d'opter pour une première loi d'avance AR, dite loi rapide, pour déplacer la butée de débrayage à partir de sa position de débrayage sur au moins une course prédéterminée, dite course d'approche, au delà de laquelle on surveille l'évolution au cours du temps de l'écart des vitesses de rotation N1 et N2 pris en valeur absolue (et noté IN1 - N21); lorsque l'on détecte une diminution de cet écart, on opte pour une loi de vitesse d'avance AL plus lente, dite loi lente. De manière préférée la course d'approche est délimitée, par la position de débrayage de la butée de débrayage et une position intermédiaire pour laquelle l'embrayage transmet à l'arbre 7 une proportion prédéterminée 20% par exemple - du couple transmissible à l'arbre 7. Cette position intermédiaire est donc en pratique différente de la position d'accostage citée plus haut. Compte tenu de ce que cette course d'approche est parcourue selon une loi de vitesse unique prédéterminée, elle correspond à une durée minimale pendant laquelle on opte pour la loi rapide AR. Il va de soi que l'on contrôle en permanence les valeurs de N1 et N2 mais que celles-ci n'ont besoin d'être prises en compte qu'au delà de cette course d'approche. Selon une disposition préférée de l'invention, en vue de ne suivre la loi lente AL que lorsque cela est vraiment utile, c'est-à-dire en vue de combiner souplesse, confort et rapidité en fin de réengagement, on substitue la loi rapide à la loi lente dès que les vitesses N1 et N2 sont devenues approximativement égales. Cela peut se caractériser par le fait que l'écart IN1 - N2 devient inférieur à un seuil prédéterminé qui est de préférence de type proportionnel, c'est-à-dire qu'il représente une fraction telle que 5% environ de N2 (ou de N1). En variante il s'agit d'un écart fixe. Le choix des moyens à mettre en oeuvre pour exécuter l'organigramme fondamental de la figure 2, ainsi que leur mise en oeuvre, relève des compétences de l'homme du métier. Il pourra choisir principalement, soit des circuits logiques, soit un microprocesseur ou un microordinateur de type approprié. La programmation d'un tel microprocesseur relève de même de la compétence de l'homme de l'art. La figure 3 présente une variante de l'organigramme plus facilement exploitable que celui de la figure 2. Après la phase d'approche, cet organigramme propose de comparer les valeurs instantanées des vitesse N1 et N2 et de surveiller le sens de variation de la vitesse N1 du moteur 1. Les résultats de ces deux tests permettent de décider de la loi AR ou AL à suivre. Les figures 4 et 5 présentent des exemples de lois de vitesse AR et AL ainsi que leur mise en oeuvre. Ces diagrammes montrent l'évolution de la vitesse de déplacement v de la butée de débrayage en fonction de la position instantanée de la butée de débrayage entre ses positions extrêmes. Selon une première version de l'invention les lois de vitesse AR et AL correspondent chacune à une seule valeur de vitesse: cela permet une grande simplicité de mise en oeuvre puisque S n'a que deux niveaux possibles correspondant & deux vitesses de déplacement de la tige 13A de l'actionneur. Sur la figure 4, v reste ainsi & un niveau haut jusqu'à ce que N1 et N2 commencent à converger (12) au delà de la course d'approche 11, passe à un niveau bas jusqu'à ce que N1 et N2 deviennent suffisamment voisins, alors v revient à son niveau haut. Les transitions entre les paliers de vitesse sont en pratique progressives. Dans la version plus sophistiquée proposée à titre d'exemple à la' figure 5 la loi de vitesse rapide AR se décompose en plusieurs phases correspondant à une vitesse moyenne vl pour la course d'approche (0 - j11) , une vitesse v'l plus faible mais restant supérieure à la vitesse lente de AL jusqu'à 12. La phase (12 - 13) se fait alors suivant la loi de vitesse lente AL puis on reprend la loi de vitesse rapide AR pour (13 - L) . Dans une autre version plus élaborée non représentée les lois AR et AL varient de façon continue dans un diagramme (v - 1) particulièrement en fonction du régime du moteur 1 et du rapport de boite. A titre d'exemple, dans le cas de la figure 4, la vitesse constante associée à la loi AR correspond, pour la butée, à un temps de parcours de 0,25s entre ses positions extrêmes, tandis que la vitesse constante associée à la loi AL correspond à un temps de 1,25, soit un temps 5 fois plus long. En pratique le rapport de ces vitesses est généralement choisi entre 3 et 10. Il va de soi que la description qui précède n'a été proposée qu'à titre illustratif et que de nombreuses variantes peuvent être proposées par l'homme du métier, tant en ce qui concerne l'allure des lois AR et AL qu'en ce qui concerne les moyens particuliers à mettre en oeuvre pour leur sélection en fonction de N1 et N2. REVENDICATIONS 1) Procédé de manoeuvre automatique d'une butée de débrayage (9), en vue du réengagement d'un embrayage à friction réalisant,-entre un premier arbre (2) et un second arbre (7) tournant, une transmission de couple modulée suivant l'action de ladite butée sur un élément débrayeur associé à l'embrayage, cette butée de débrayage ayant une course totale prédéterminée (L) entre une position de débrayage, dans laquelle aucun couple n'est transmis entre lesdits arbres, et une position d'embrayage, dans laquelle ces arbres sont attelés en rotation, ce procédé, selon lequel on déplace la butée de débrayage sur sa course selon des lois de vitesse de parcours choisies au sein d'une pluralité de lois de vitesse prédéterminées en fonction des vitesses de rotation du premier arbre et du second arbre, ou du rapport de boîte de vitesse, respectivement, étant caractérisé en ce que, en une première phase, on déplace la butée de débrayage selon une première loi de vitesse (AR) dite loi rapide, sur au moins une course d'approche prédéterminée (0-1) au delà de laquelle on surveille l'évolution au cours du temps de l'écart entre les vitesses de rotation des deux arbres de telle manière que, lorsque l'on détecte une diminution de cet écart de vitesse, on substitue à cette première loi de vitesse une seconde loi de vitesse (AL), plus lente, dite loi lente. 2) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite course d'approche prédéterminée (0-1) correspond au déplacement de la butée de débrayage entre sa position de débrayage et une position intermédiaire correspondant à environ 20% de la capacité de transmission de couple de l'embrayage. 3) Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que on substitue à cette seconde loi de vitesse (AL) la première loi de vitesse (AR) dès que l'écart absolu entre les vitesses de rotation desdits arbres devient inférieur à un seuil prédéterminé. 4) Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que ce seuil est proportionnel et correspond à 5% environ de la vitesse du second arbre. 5) Procédé selon l'une quelconque des revendication 1 & 4, caractérisé en ce que ladite première loi de vitesse (AR), définie en fonction de la position instantanée (1) de la butée de débrayage, se décompose en phases correspondant chacune à une vitesse constante. 6) Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que ladite première loi de vitesse est linéaire, se réduisant à une phase unique. 7) Procédé selon l'une quelconque des revendications i à 6, caractérisé en ce que ladite seconde loi de vitesse (AL) est linéaire. 8) Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que la seconde loi de vitesse est approximativement de 3 à 10 fois plus lente que la première loi de vitesse. 9) Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce que la seconde loi de vitesse est environ 5 fois plus lente que la première loi de vitesse.