Brevet FR2746164A1 — publié le 19970919

Etat de la technique L'invention concerne un dispositif de commande d'une boîte de vitesses à fonctionnement continu encore appelé variateur, avec un système de réglage de la boîte de vitesses à courroie dont le rapport se règle en continu, dont le côté mo- teur coopère avec le moteur du véhicule et dont le côté de sor- tie coopère avec les roues du véhicule, le côté moteur et le côté de sortie comportant au moins un élément coulissant axia- lement sous l'effet d'un signal de commande. L'invention complète ou remplace la régulation ac- tuelle de la tension de la courroie de boîte de vitesses à en- roulement, en continu (CVT) avec actionneur électrohydraulique. Une boîte de vitesses CVT avec une régulation de la tension de la courroie est par exemple décrite dans les docu- ments DE-OS 44 11 628 ou EP-0 451 887. La figure 1 montre en coupe une telle boîte de vitesse. Le moteur à combustion in- terne 1 peut être commandé par un volet d'étranglement 2 qui en définit le couple moteur Mm. Le volet d'étranglement 2 est par exemple couplé mécaniquement ou électriquement à la pédale d'accélérateur (non représentée). Le moteur à combustion in- terne 1 est généralement couplé par l'intermédiaire d'un em- brayage et/ou un convertisseur 3 au côté moteur (côté primaire) de la boîte de vitesses CVT 4. Le côté de sortie ou côté secon- daire de la boîte de vitesse CVT 4 est relié par une transmis- sion en aval (non représentée) aux roues du véhicule. La boîte de vitesses CVT possède du côté primaire et du côté secondaire, chaque fois une poulie conique 5 et 6 coulissant axialement. Pour régler le rapport de vitesse, on crée une pression pri- maire Pprim ou une pression secondaire Psec correspondante dans les chambres à huile 7 et 8. Par un choix approprié, des gran- deurs de réglage pression primaire Pprim et secondaire Psec, il faut assurer que ) le rapport de transmission i correspond au rapport souhaité entre la vitesse de rotation primaire Nprim et la vitesse de rotation secondaire Nsec, et 2 ) la courroie de transmission des efforts 9 (chaîne ou cour- roie) est pressée suffisamment fortement contre les poulies pour éviter le patinage de la courroie 9. Le point 1 évoqué ci-dessus est satisfait par une régulation de transmission ou régulation de vitesse de rotation primaire 10 électrohydraulique. Pour le point 2, on prévoit une régulation de la tension de courroie 11. Pour la régulation du rapport ou de la tension de courroie, le moteur 1 et la boite de vitesses CVT 4 sont équi- pés de capteurs de vitesse de rotation 12, 13, 14 qui détectent la vitesse de rotation Mm du moteur, la vitesse de rotation primaire Nprim et la vitesse de rotation secondaire Nsec. Dans le cas du principe maître/esclave utilisé le plus fréquemment et représenté à la figure 1, la pression se- condaire Psec sert à régler la tension de la courroie et la pression primaire Pprim sert à régler le rapport de transmis- sion ou vitesse de rotation primaire. Dans le cas du principe à partenaire, possible en variante, la régulation de la tension de courroie influence à la fois la pression primaire et la pression secondaire. De manière générale on peut dire que pour la régu- lation de la tension de la courroie on utilise un signal de ré- glage sous la forme d'une pression PB. Selon la documentation il existe plusieurs procédés de régulation de la tension de la courroie; toutefois, ces procédés travaillent tous de façon analogue. Dans la suite on utilisera les documents DE-OS- 44 11 628 et EP-0 451 887 pour la description. La figure 2 montre la régulation de la tension de la courroie décrite dans ces documents. A partir de l'angle du volet d'étranglement et de la vitesse de rotation Nm du mo- teur, on définit le couple moteur fourni Tm selon le champ de caractéristiques 34. Les blocs 38 et 35 permettent de calculer le couple primaire Tpr fourni par le convertisseur. Le bloc 45 calcule le rapport de transmission de la boîte CVT. Le bloc 46 permet d'évaluer le couple secondaire Tsec à partir du rapport de transmission et du couple primaire Tpr. Le bloc 49 calcule le rayon secondaire Rsec à par- tir du rapport de transmission. Selon le bloc 52 on définit la pression secondaire Psec minimale nécessaire à partir du rayon secondaire et du couple secondaire Tsec. Après l'augmentation d'une pression de réserve dans le bloc 64, le signal est lissé par un filtre passe-bas 68. Puis, la pression moyenne Psec (CENTR) générée par la force centrifuge sur la poulie secon- daire, est retranchée par le bloc 60 de la pression indiquée ci-dessus. De plus, le résultat de la pression 63 est influencé par un signal de capteur pour mesurer l'irrégularité du sol 94 puis on limite à une plage sélectionnée par un limiteur 168. Le résultat des calculs ainsi effectués Psec (TV) est utilisé par le circuit de régulation de pression asservi 70, 72. Le circuit de régulation de pression assure finalement que la pression Psec (MV) sur le disque secondaire est réglée à la valeur Psec (DV). Dans la publication " Status der cvt-Entwicklung- Vorteile und Grenzen des Systems ", 2ème colloque Fahrzeug- und Motortechnik'89, (Aix-la-Chapelle) il est indiqué qu'une boîte de vitesses CVT optimale doit non seulement avoir une stratégie de régulation optimale, mais également un rendement aussi bon que possible et un niveau de bruit faible. Ce document montre qu'à la fois lorsqu'on utilise une courroie ou une chaîne pour la transmission des efforts, cela se traduit par des bruits de fonctionnement. La présente invention a pour but d'optimiser de ma- nière simple une boîte de vitesses réglable en continu, connue, quant à son rendement et à son bruit. A cet effet l'invention concerne un dispositif de commande du type défini ci-dessus, caractérisé par des moyens pour détecter le son, et le signal de commande est formé au moins en fonction du son détecté. Avantages de l'invention L'invention a pour point de départ un système de réglage d'une boîte de vitesses à courroie dont le rapport de vitesse est réglable en continu, et dont le côté d'entraînement coopère avec le moteur du véhicule, et le côté de sortie coo- père avec les roues du véhicule. Le côté d'entraînement et le côté de sortie ont au moins un élément coulissant axialement en fonction d'un signal de commande et qui présentent principale- ment la forme d'une poulie conique. Le coeur de l'invention est de créer des moyens pour détecter le bruit et de former le si- gnal de commande au moins en fonction du bruit détecté. Il est notamment prévu que les moyens de détection du bruit sont prévus au voisinage de la boîte de vitesses pour détecter les bruits de la boîte de vitesses. On peut également détecter les variations de pression d'air et/ou détecter le5 bruit du corps. En tenant compte des bruits de la boîte de vi- tesses on arrive de manière simple à un fonctionnement calme et d'un rendement optimum pour la boîte de vitesses car de façon générale, le bruit est engendré par un frottement trop impor- tant entre une courroie ou une chaîne transmettant le couple moteur. Selon un développement avantageux de l'invention, on forme le signal de commande pour qu'une valeur qui repré- sente la pression de base soit combinée à une composante dépen- dant du bruit détecté. La raison en est que l'on définit tout d'abord une certaine pression de base par un champ de caracté- ristiques de moteur, correspondant (en fonction de la puissance détectée du moteur ou du couple moteur détecté). Comme indiqué ci-dessus, lorsqu'on détermine la pression de base, on tient compte du rapport de transmission souhaité et on réalise la tension de courroie minimale. Par un simple contrôle ou une action selon l'invention à l'aide du bruit détecté, de manière générale, en tenant compte de la vi- tesse de rotation de sortie de la boîte de vitesses, il est alors possible de travailler avec un frottement minimum. La dé- tection de la puissance motrice ou du couple moteur peut se faire suivant la charge détectée du moteur et en fonction de la vitesse de rotation détectée du moteur. On forme le signal de commande en réduisant au mi- nimum le bruit détecté. Il est particulièrement avantageux pour former le signal de commande, de n'utiliser que des composantes sélec- tionnées du bruit détecté. La raison en est que les composantes de bruit créées par le frottement à optimiser peuvent être com- binées le cas échéant à des composantes de bruit non liées au frottement (par exemple un bruit de pompe). Ces composantes peuvent être séparées par filtrage du signal total de sorte que pour influencer le signal de commande, on utilise seulement les composantes de bruit liées directement au frottement de la boîte de vitesses. On peut prévoir pour cela que le bruit dé- tecté soit soumis à une analyse de fréquences et que l'on n'utilise seulement les fréquences sélectionnées pour former le signal de commande. Suivant d'autres caractéristiques avantageuses de l'invention: - l'élément coulissant axialement est essentiellement sous la forme d'une poulie conique. - les moyens pour détecter le son sont montés à proximité de la boîte de vitesses pour détecter les bruits de la boîte de vi- tesses. - le système forme le signal de commande pour combiner à une valeur représentant la pression de base, une composante dé- pendant du son détecté. - la valeur représentant la pression de base est dépendante de la puissance motrice détectée ou du couple moteur détecté. - la détection de la puissance motrice ou du couple moteur se fait en fonction de la charge détectée du moteur et en fonc- tion de la vitesse de rotation détectée du moteur. - le signal de commande est formé pour réduire au minimum le son détecté. - le signal de commande est formé seulement avec des composan- tes choisies du son détecté. - le son détecté est soumis à une analyse de fréquence et seu- les des fréquences sélectionnées sont utilisées pour former le signal de commande. Dessins La présente invention sera décrite ci-après de ma- nière plus détaillée à l'aide d'exemples de réalisation repré- sentés schématiquement dans les dessins annexés dans lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe schématique d'une structure de boîte de vitesses selon l'état de la technique, - la figure 2 est un schéma par blocs correspondant à la figure 1, - la figure 3 montre la disposition du capteur de son dans l'espace, - la figure 4 est un schéma par blocs explicitant le procédé de l'invention, - la figure 5 montre un spectre des fréquences du son détecté, - la figure 6 est un schéma par blocs d'ensemble de l'invention. Exemple de réalisation La figure 3 montre sous la référence 9, des moyens pour transmettre les efforts entre la poulie primaire 15 et la poulie secondaire 16. Comme déjà indiqué, la force motrice du véhicule à moteur est transmise par une courroie ou une chaîne 9 entre le côté primaire représenté à la figure 1 et le côté secondaire également représenté sur cette figure et appartenant à la boîte de vitesses à courroie. Il peut s'agir d'une cour- roie à maillons de compression, connue selon l'état de la tech- nique ou encore d'une chaîne à maillons également connue selon l'état de la technique. On se reportera à titre d'exemple par exemple à la publication évoquée ci-dessus " Status der cvt- Entwicklung-Vorteile und Grenzen des Systems ", 2ème colloque Fahrzeugund Motortechnik'89, (Aix-la-Chapelle), pages 553 et suivantes. L'essentiel pour l'invention dans cet exemple de réalisation, est le montage du capteur de bruit 17 à proximité de la boîte de vitesses. Ce capteur de bruit 17 mesure les bruits de fonctionnement de la courroie ou de la chaîne 9; ces bruits sont notamment provoqués par le frottement sur les pou- les coniques du côté entraînement ou du côté sortie. Le capteur de bruit 17 peut détecter le son ou le bruit en détectant les variations de la pression d'air. En variante ou en complément, on peut également détecter le bruit du corps de la boîte de vi- tesses. La figure 5 montre à titre d'exemple une répartition des fréquences du bruit détecté pour une vitesse de rotation constante du moteur de l'ordre de 3000 tours par minute. Comme le montre la figure 4, le bloc 52 forme une min pression de base Psec. Ce préréglage d'une pression minimale pour les poulies de réglage correspond au couple moteur prédé- terminé par le champ de caractéristiques du moteur. Cela a été décrit cidessus à l'aide de la figure 2 et des blocs 34, 35, 46 représentés dans cette figure. Dans cet exemple de réalisa- tion, le bloc 52 de la figure 4 correspond au bloc portant la même référence à la figure 2. Il est important pour cet exemple de réalisation, que la pression de base dans le bloc 102 con- tienne en combinaison une composante dépendant du son. Pour ce- la on détermine le son G à l'aide du capteur de son 17 déjà dé- crit. Ce son G peut être soit fourni directement au bloc 102, soit, comme cela apparaît à la figure 4, d'abord un analyseur de fréquence 101. Dans ce cas, le bloc 102 ne reçoit que cer- taines composantes G', sélectionnées. Le bloc 102 fournit la pression secondaire Psec au régulateur de pression 70, asservi (voir figure 2). La formation de la pression Psec est telle que le son G, détecté ou que les composantes de son G', détectées min sont réduites au minimum. A cette pression de base Psec on module ainsi une composante de pression pour minimiser le son détecté ou les composantes de son, retenues. La figure 6 montre un schéma d'ensemble par blocs de l'invention. La puissance fournie par le moteur 1 se règle par l'allumage ou l'injection 601. L'arbre de sortie 610 est relié au côté moteur d'une boîte de vitesses en continu à cour- roie 4 (en négligeant l'embrayage ou le convertisseur). On se reportera à la figure 1 pour la description de la boîte de vi- tesses en continu. Les rayons du côté primaire et du côté se- condaire de la courroie de la chaîne 9 sont définis par les pressions primaires et secondaires. On prévoit pour cela un ré- gulateur de pression 604 et un réservoir de pression hydrauli- que 605. La pression peut être détectée le cas échéant par le capteur de pression 606. En outre, pour réduire au minimum ou augmenter la pression du côté primaire, on a une valve 603. La régulation de la tension de la courroie ou du rapport de vi- tesse est commandée ou régulée par l'appareil de commande ECU. Pour cela cet appareil de commande reçoit la vitesse de rota- tion Nn du moteur, la vitesse de rotation de sortie de la boîte de vitesses Nsec, le signal de sortie G du capteur de bruit 17, le couple moteur Tm et la température T de la boîte de vitesses. R E V E N D I C A TIONS 1 ) Système de réglage d'une boîte de vitesses à courroie (4), dont le rapport se règle en continu, dont le côté moteur (610) coopère avec le moteur (1) du véhicule et dont le côté de sor- tie (611) coopère avec les roues du véhicule, le côté moteur et le côté de sortie comportant au moins un élément (6) coulissant axialement sous l'effet d'un signal de commande (Psec), caractérisé par des moyens (17) pour détecter le son, et le signal de commande (Psec) est formé au moins en fonction du son détecté. ) Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'élément coulissant axialement (6) est essentiellement sous la forme d'une poulie conique. ) Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens (17) pour détecter le son sont montés à proximité de la boîte de vitesses pour détecter les bruits de la boîte de vitesses. 4 ) Système selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' il forme le signal de commande (Psec) pour combiner à une va- min leur (Psec) représentant la pression de base, une composante dépendant du son (G) détecté. ) Système selon la revendication 4, caractérisé en ce que min la valeur (Psec) représentant la pression de base est dépen- dante de la puissance motrice détectée ou du couple moteur (Tm) détecté. 60 ) Système selon la revendication 5, caractérisé en ce que la détection de la puissance motrice ou du couple moteur (Tm) se fait en fonction de la charge détectée du moteur et en fonc- tion de la vitesse de rotation détectée du moteur (Nm) 70) Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le signal de commande (Psec) est formé pour réduire au minimum le son détecté. 8 ) Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le signal de commande (Psec) est formé seulement avec des com- posantes choisies du son détecté. 9 ) Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que le son détecté est soumis à une analyse de fréquence et seules des fréquences sélectionnées sont utilisées pour former le si- gnal de commande (Psec)