Brevet FR2750367A1 — publié le 19980102

I Dispositif et procédé pour la commande automatique d'un blocage de différentiel sur un véhicule automobile. L'invention se rapporte à un dispositif et à un procédé de commande automatique d'un blocage de différentiel sur un véhicule automobile. Par le document EP-A- 0 510 457, on connaît un circuit de commande pour un différentiel d'essieu, produisant l'enclenchement d'un embrayage en fonction de la différence de vitesse de rotation de deux lignes d'entraînement. L'enclenchement de l'embrayage s'effectue lorsque la différence de vitesse de rotation détectée dépasse une valeur de seuil de glissement prédéterminée. L'inconvénient de ce circuit de commande consiste dans le fait que l'enclenchement de l'embrayage a lieu en fonction de l'état de deux roues, de sorte qu'il est nécessaire de tenir compte d'une interaction des deux roues dans la détermination du signal de commande. En outre, dans le cas par exemple d'embrayage mécanique à griffes, le déclenchement de l'embrayage n'est possible que lorsque le couple transmis tombe en dessous d'une valeur de seuil prédéterminée. Par le document DE-A- 44 27 040, on connaît un dispositif de commande automatique d'un blocage de différentiel dans lequel l'actionnement de l'embrayage de blocage s'effectue en fonction de signaux de sommation de glissement. Les signaux de sommation de glissement sont formés par intégration de différences de vitesse de rotation entre deux roues différentes du véhicule automobile, par exemple par intégration de la différence de vitesse de rotation des deux roues arrière (glissement transversal) ou de l'essieu avant moteur et de l'essieu arrière moteur (glissement longitudinal). Lorsque le signal de sommation de glissement dépasse une valeur de seuil prédéterminée, l'actionneur est commandé de sorte que l'embrayage de blocage est enclenché. L'inconvénient de ce dispositif connu consiste dans le fait que par suite de l'intégration des différences de vitesse de rotation, le dispositif ne répond qu'après un intervalle de temps déterminé. Cela résulte de l'inertie du mode de calcul d'intrégration choisi. En outre, pour le déclenchement de l'embrayage de blocage, il est nécessaire de prévoir un ressort avec une force fixe prédéterminée, l'embrayage de blocage ne pouvant être déclenché que lorsque le couple transmis tombe en dessous d'une valeur de couple prédéterminée. Le but de la présente invention est de fournir un dispositif et un procédé de commande automatique d'un blocage de différentiel de telle manière qu'un enclenchement et déclenchement automatique de l'embrayage de blocage soit assuré sans retard en fonction des conditions de marche actuelles du véhicule. Le dispositif conforme à l'invention de commande automatique d'un blocage de différentiel sur un véhicule automobile comprend des détecteurs de vitesse de rotation associés respectivement aux roues pour former un signal de vitesse de rotation, et une unité de commande pour former un signal de commande servant à commander un actionneur à l'aide duquel peut être actionné un embrayage de blocage. L'unité de commande comprend une unité de calcul pour calculer une valeur de vitesse de rotation de consigne associée respectivement à la roue, la valeur de vitesse de rotation de consigne étant calculée en continu en fonction des conditions de marche correspondantes du véhicule automobile. L'unité de commande comprend, en outre, une première unité de comparaison pour former une valeur de vitesse de rotation différentielle à partir de la comparaison de la valeur de vitesse de rotation mesurée avec la valeur de vitesse de rotation de consigne calculée. L'unité de commande comprend, de plus, une deuxième unité de comparaison pour former le signal de commande de sorte que l'embrayage de blocage soit enclenché lorsque la valeur de vitesse de rotation différentielle devient supérieure à une valeur de seuil prédéterminée et que l'embrayage de blocage soit déclenché lorsque la valeur de vitesse de rotation différentielle devient inférieure à une valeur de seuil prédéterminée. Les avantages que procure l'invention résident en particulier dans le fait qu'avec la valeur de vitesse de rotation de consigne calculée, on dispose d'une valeur de référence qui caractérise les conditions de marche du véhicule automobile et qui sert de base pour la détermination du critère d'enclenchement et de déclenchement de l'embrayage de blocage. Aussi bien l'enclenchement que le déclenchement de l'embrayage de blocage ont lieu indépendamment du mouvement relatif de deux roues, en fonction uniquement de l'état d'une roue individuelle. De cette manière, il est possible de réaliser un actionnement rapide et précis de l'embrayage de blocage. De préférence, l'unité de calcul reçoit, côté entrée, plusieurs signaux de mesure variables en fonction des conditions de marche du véhicule, à partir desquels est calculée la valeur de vitesse de rotation de consigne pour au moins chaque roue motrice. L'unité de calcul peut avantageusement recevoir, côté entrée, en tant que signal de mesure, au moins une valeur de vitesse de rotation de l'arbre de sortie de transmission et un signal d'angle de braquage d'une unité de détection d'angle de braquage, de sorte qu'il est possible de calculer la valeur de vitesse de rotation de consigne conjointement avec des valeurs déterminant la géométrie du véhicule et mémorisées dans une mémoire de l'unité de calcul, en particulier les valeurs d'écartement des roues. Suivant l'invention, la valeur de vitesse de rotation de consigne est donc calculée à partir de signaux de mesure qui sont fonction des conditions de marche du véhicule. Ces signaux de mesure comprennent la vitesse de rotation de la ligne d'entraînement en tant que grandeur caractérisant la vitesse de rotation du véhicule et l'angle de braquage en tant que grandeur caractérisant les conditions de direction (braquage) du véhicule. En combinaison avec des grandeurs spécifiques du véhicule qui résultent de la géométrie du véhicule, en particulier l'écartement des roues, il est possible de déterminer la valeur de vitesse de rotation de consigne. De préférence, les signaux de mesure sont fournis par des détecteurs, en particulier des détecteurs de vitesse de rotation et/ou d'angle de braquage, qui peuvent être disponibles également pour d'autres fonctions de commande. Suivant un autre mode de réalisation de l'invention, l'unité de calcul comprend un microprocesseur qui calcule en continu la valeur de vitesse de rotation de consigne suivant un programme prédéterminé et compare cette valeur aux vitesses de rotation détectées respectivement sur les roues. De préférence, la première unité de comparaison comprend un amplificateur opérationnel pour la formation de la valeur de vitesse de rotation différentielle. La deuxième unité de comparaison peut comprendre un circuit à hystérésis de manière qu'un intervalle suffisant existe entre une valeur de seuil d'enclenchement et une valeur de seuil de déclenchement, ce qui empêche un déclenchement trop rapide de l'embrayage de blocage. Le circuit à hystérésis peut de préférence être constitué par une bascule de Schmitt. De préférence, il est possible de mémoriser dans une unité de valeur de seuil, outre la valeur de seuil de vitesse de rotation, une valeur de seuil d'angle de braquage et/ou une valeur de seuil de vitesse de rotation de marche, de sorte que l'embrayage de blocage peut être déclenché lorsque l'angle de braquage mesuré ou par la vitesse de marche du véhicule automobile, résultant de la vitesse de rotation de l'arbre de sortie de transmission, dépasse ladite valeur de seuil, respectivement. Suivant un mode de réalisation de l'invention, les angles de braquage des roues arrière, d'une part, et des roues avant, d'autre part, sont détectés et sont traités dans l'unité de calcul en vue de la formation d'un angle de braquage de référence, lequel intervient par la détermination de la valeur de vitesse de rotation de consigne de chaque roue. On obtient ainsi un enclenchement et déclenchement automatiques de l'embrayage de blocage également sur un véhicule dont toutes les roues sont motrices et directrices. En se référant aux dessins schématiques annexés, on va décrire ci-après plus en détail un exemple de réalisation de l'invention; sur les dessins: la figure 1 représente un schéma de principe du dispositif selon l'invention; la figure 2 représente un schéma de principe de l'unité de commande du schéma de la figure 1; et la figure 3 représente un schéma d'un véhicule à quatre roues directrices équipées du dispositif conforme à l'invention, dans deux positions de mode de direction. La figure 1 montre un dispositif conforme à l'invention qui se trouve en liaison avec au moins un différentiel d'essieu non représenté d'un véhicule automobile. Ces différentiels d'essieux sont utilisés entre autres dans des machines de récolte automotrices, des véhicules porteurs ou des véhicules de travail. Pour le blocage par exemple d'un différentiel d'essieu arrière, il est prévu un embrayage de blocage 1 qui est relié à un actionneur 2 et peut être actionné par ce dernier dans le sens d'enclenchement et de déclenchement. L'actionneur 2 est relié côté entrée à une unité de commande 3 qui produit un signal de commande 18 en fonction des conditions de l'une des roues motrices du véhicule automobile, ce signal servant à la commande de l'actionneur 2. Côté entrée, l'unité de commande 3 est reliée à une multitude de détecteurs transmettant des signaux de mesure qui sont fonctions de l'état de marche, en tant que grandeurs d'entrée à l'unité de commande 3. Une première unité de détecteurs de vitesse de rotation 4 comprend deux détecteurs de vitesse de rotation qui détectent respectivement la vitesse de rotation des roues avant, une deuxième unité de détecteurs de vitesse de rotation 5 comprend deux détecteurs de vitesse de rotation qui détectent respectivement la vitesse de rotation des roues arrière. Une unité de détecteurs d'angle de braquage 6 détecte l'angle de braquage. Un autre détecteur de vitesse de rotation 7 détermine la vitesse de rotation de l'arbre de sortie non représenté de la transmission, lequel arbre est relié par un arbre de cardan au différentiel d'essieu arrière blocable. Comme le montre la figure 2, les signaux de mesure des unités de détecteurs de vitesse de rotation 4 et 5 ainsi que de l'unité de détecteur d'angle de braquage 6 et du détecteur de vitesse de rotation 7 sont appliqués à l'entrée d'un circuit 8 qui présente un convertisseur analogique/numérique pour la conversion des signaux de mesure analogiques en signaux de mesure numériques. Les signaux de mesure numériques sont ensuite envoyés à une unité de calcul 9 dans laquelle est calculée une valeur de vitesse de rotation de consigne 11 associée respectivement à la roue. Suivant un exemple de réalisation préféré, la valeur de vitesse de rotation de l'arbre de sortie de transmission et l'angle de braquage sont utilisées, conjointement avec des valeurs d'écartement des roues, mémorisées dans l'unité de calcul 9, pour déterminer suivant un algorythme connu la valeur de vitesse de rotation de consignel pour chaque roue du véhicule automobile. Dans le cas d'un véhicule de travail à propulsion par les roues arrière, les valeurs mesurées de l'angle de braquage et de la vitesse de rotation de l'arbre de sortie de la transmission ainsi que les données concernant les valeurs d'écartement des roues sont suffisantes en tant qu'informations pour déterminer la valeur de vitesse de rotation de consigne 11 de la roue. La valeur de vitesse de rotation de consigne 11 ainsi calculée est envoyée à l'entrée d'une première unité de comparaison 10 qui compare la valeur de vitesse de rotation de consigne 11 avec une valeur de vitesse de rotation 12 mesurée appliquée à une autre entrée de la première unité de comparaison 10. La valeur de vitesse de rotation 12 mesurée est fournie par un détecteur de vitesse de rotation correspondant de la première unité de détecteurs de vitesse de rotation 4 ou de la deuxième unité de détecteurs de vitesse de rotation 5. A la sortie de la première unité de comparaison 10 apparaît une valeur de vitesse de rotation différentielle 13 qui est appliquée à l'entrée d'une deuxième unité de comparaison 14. A la deuxième entrée de la deuxième unité de comparaison 14 se trouve une valeur de seuil 15 prédéterminée qui est fournie par une unité de valeur de seuil 16. Lorsque la valeur de vitesse de rotation différentielle 13 est supérieure à la valeur de seuil 15, la deuxième unité de comparaison 14 émet à sa sortie un signal de commande 18 qui est converti dans un circuit convertisseur de sortie 17 en un signal analogique d'amplitude de tension déterminée, de sorte que l'actionneur 2 est commandé et enclenche l'embrayage de blocage 1. Si l'embrayage de blocage 1 se trouve déjà à l'état enclenché, un déclenchement de cet embrayage n'a lieu que lorsque la valeur de vitesse de rotation différentielle 13 est devenue plus petite que la valeur de seuil 15. La deuxième unité de comparaison 14 est réalisée sous forme de bascule de Schmitt, l'hytérésis de la bascule de Schmitt assurant qu'après enclenchement de l'embrayage de blocage 1 et baisse de la vitesse de rotation de la roue, un déclenchement de l'embrayage de blocage 1 ne puisse pas avoir lieu immédiatement. L'hystérésis permet l'établissement d'une valeur de seuil d'enclenchement définie en tant que valeur de seuil 15 et l'établissement d'une valeur de seuil de déclenchement qui est plus petite que la valeur de seuil 15. La première unité de comparaison 10 présente de préférence un amplificateur opérationnel qui permet une détermination exacte de la valeur de vitesse de rotation différentielle 13. En option, il est possible de faire en sorte que dans l'unité de valeur de seuil 16 soi(en)t mémorisée(s) en plus une valeur de seuil d'angle de braquage et/ou une valeur de seuil de vitesse de marche, ces valeurs étant appliquées en tant que valeurs de seuil 15 à l'entrée de valeurs de seuil de la deuxième unité de comparaison 14 et étant comparées dans cette dernière avec une valeur d'angle de braquage mesurée ou avec la vitesse de rotation de l'arbre de sortie de la transmission. A cet effet, l'entrée de la première unité de comparaison 10 associée à l'unité de calcul 9 est branchée sur potentiel nul de telle manière que non pas une valeur différentielle, mais par exemple l'angle de braquage réel soit appliqué à l'entrée de la deuxième unité de comparaison 14. De cette manière, il est possible, en cas de circulation sur route du véhicule automobile, de provoquer un déclenchement de l'embrayage de blocage 1 lors du dépassement d'un angle de braquage prédéterminé ou d'une vitesse de marche prédéterminée. Selon une autre variante de l'invention, l'unité de valeur de seuil 16 peut également faire partie de l'unité de calcul 9, un emplacement de mémoire approprié pour les valeurs de seuil 15 étant prévu dans l'unité de calcul. L'embrayage de blocage 1 est de préférence réalisé sous forme d'embrayage à disques à commande hydraulique, pouvant être déclenché et enclenché de façon continue sous charge. Selon l'application, l'invention sert à la commande de différentiels longitudinaux et/ou transversaux, et dans le cas par exemple d'un véhicule à quatre roues motrices, il est possible de commander deux différentiels transversaux et un différentiel longitudinal. Sur la figure 3, qui représente un autre exemple de réalisation, on a illustré un véhicule à quatre roues motrices avec des roues avant 19 et des roues arrière 20, ce véhicule comprenant un différentiel d'essieu avant 21, un différentiel d'essieu arrière 22 et un différentiel longitudinal 24 relié à un moteur de propulsion 23. Aussi bien les roues avant 19 que les roues arrière 20 peuvent être commandées indépendamment du point de vue braquage, de sorte que dans une première position de mode de direction 25, les roues avant 19 et les roues arrière 20 puissent être braquées dans le même sens. Dans une deuxième position de mode de direction 26, les roues avant 19 et les roues arrière 20 peuvent être braquées en sens contraire, ce qui permet une évolution suivant des courbes de faible rayon (voir les roues arrière 20 en tirets sur la figure 3). Les différentiels 21, 22, 24 présentent chacun un embrayage de blocage non représenté avec un actionneur associé, de sorte qu'en fonction des conditions régnant au niveau des roues 19, 20, déterminées dans l'unité de commande 3, l'actionneur correspondant puisse être commandé par le signal de commande 18 de l'unité de commande 3. A cet effet, les actionneurs des différentiels 21, 22, 24 sont reliés à la sortie de l'unité de commande 23 par un système de bus 27, de préférence un système de bus CAN (Control Area Network Bus = bus de communication entre un ordinateur de bord et plusieurs modules). Les différentiels 21, 22, 24 peuvent, dans le dispositif illustré par les figures 1 et 2, être commandés séparément ou conjointement. A cet effet, les signaux des détecteurs de vitesse de rotation 28 associés respectivement aux roues avant 19 sont transmis à la première unité de détecteurs de vitesse de rotation 4 et les signaux des détecteurs de vitesse de rotation 29 associés respectivement aux roues arrière 20 sont transmis à la deuxième unité de détecteurs de vitesse de rotation 5. Si par exemple la roue avant 19 de droite patine, l'actionneur du différentiel d'essieu avant 21 est commandé dans le sens de blocage. Si par exemple les roues arrière 20 patinent, l'actionneur associé au différentiel longitudinal 24 est commandé dans le sens de blocage. L'unité de détecteurs d'angle de braquage 6 présente deux détecteurs d'angle de braquage, un de ces détecteurs étant associé à l'essieu avant et l'autre à l'essieu arrière en vue de la détection de l'angle de braquage. Dans l'unité de calcul 9, on forme, à partir de l'angle de braquage des roues avant 19 et à partir de l'angle de braquage des roues arrière 20, une valeur différentielle qui est utilisée comme angle de braquage de référence pour le calcul de la valeur de vitesse de rotation de consigne 11. Si par exemple les roues avant 19 et les roues arrière 20 se trouvent dans le premier mode de braquage ou de direction 25, la formation de la différence des angles de braquage mesurés conduit à un angle de braquage de référence relativement petit dont l'action sur la valeur de vitesse de rotation de consigne 11 n'est que faible. Si une valeur de seuil d'angle de braquage mémorisée dans l'unité de valeur de seuil 16 n'est pas dépassée, l'embrayage de blocage peut rester enclenché. Dans le deuxième mode de braquage ou de direction 26 par contre, on obtient, après formation de différence, un angle de braquage de référence relativement grand, de sorte que lorsque la valeur de seuil d'angle de braquage prédéterminée est dépassée, l'embrayage de blocage est déclenché. Lorsque cette valeur de seuil d'angle de braquage n'est pas encore atteinte, le déclenchement de l'embrayage de blocage ne peut avoir lieu que par dépassement de la valeur de vitesse de rotation de consigne 11, en raison d'une vitesse de rotation élevée d'une roue 19, 20. Le déclenchement de l'embrayage de blocage a alors lieu d'autant plus tôt que l'angle de braquage de référence est plus grand. En variante, la comparaison de l'angle de braquage de référence avec la valeur de seuil d'angle de braquage peut être supprimée, de sorte qu'un déclenchement de l'embrayage de blocage en raison de la valeur de l'angle de braquage est empêché également dans le deuxième mode de direction 26. Avantageusement, aussi bien les grandeurs d'entrée, en particulier les signaux de vitesse de rotation et les signaux d'angle de braquage des unités de détecteurs de vitesse de rotation 4,5 du détecteur de vitesse de rotation 7 et de l'unité de détecteurs d'angle de braquage 6, que les grandeurs de sortie, à savoir les signaux de commande 18, sont transmises à l'unité de commande 3 sous forme de données dans un système de bus, de préférence un bus CAN standardisé, le microprocesseur de l'unité de calcul 9 commandant les conditions d'association correspondantes. REVENDICATIONS 1. Dispositif de commande automatique d'un blocage de différentiel sur un véhicule automobile, comprenant des détecteurs de vitesse de rotation associés respectivement aux roues pour produire un signal de vitesse de rotation, et une unité de commande pour former un signal de commande servant à la commande d'un actionneur pouvant agir sur un embrayage de blocage, caractérisé par le fait que l'unité de commande (3) comprend: une unité de calcul (9) pour calculer une valeur de vitesse de rotation de consigne (11) associée respectivement à la roue, la valeur de vitesse de rotation de consigne (11) calculée étant déterminée en continu en fonction des conditions de marche correspondantes du véhicule automobile, une première unité de comparaison (10) pour former la valeur de vitesse de rotation différentielle (13) à partir de la comparaison de la valeur de vitesse de rotation (12) mesurée avec la valeur de vitesse de rotation de consigne (11) calculée, et une deuxième unité de comparaison (14) pour former le signal de commande (18) de telle manière que l'embrayage de blocage (1) soit enclenché lorsque la valeur de vitesse de rotation différentielle (13) devient supérieure à une valeur de seuil (15) prédéterminée et que l'embrayage de blocage (1) soit déclenché lorsque la valeur de vitesse de rotation différentielle (13) devient inférieure à une valeur de seuil (15) prédéterminée. 2. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que l'unité de calcul (9) reçoit, côté entrée, plusieurs signaux de mesure qui sont fonction des conditions de marche et à l'aide desquels la valeur de vitesse de rotation de consigne (11) est calculée au moins pour chaque roue motrice. 3. Dispositif suivant la revendication 2, caractérisé par le fait que l'unité de calcul (9) reçoit, côté entrée, en tant que signal de mesure, au moins une valeur de vitesse de rotation de l'arbre de sortie de la transmission et un signal d'angle de braquage de l'unité de détecteurs d'angle de braquage, de telle manière que la valeur de vitesse de rotation 1i consigne (11) puisse être calculée en combinaison avec les valeurs déterminant la géométrie du véhicule et mémorisées dans une mémoire de l'unité de calcul (9), en particulier les valeurs d'écartement des roues. 4. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé par le fait que l'unité de calcul (9) présente un microprocesseur qui calcule en continu, suivant un programme, la valeur de vitesse de rotation de consigne (11). 5. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que la première unité de comparaison (10) présente un amplificateur opérationnel pour former la valeur de vitesse de rotation différentielle (13). 6. Dispositif suivant la revendication 1, caractérisé par le fait que la deuxième unité de comparaison (14) présente un circuit à hystérésis de manière qu'un intervalle suffisant existe entre une valeur de seuil d'enclenchement et une valeur de seuil de déclenchement. 7. Dispositif suivant la revendication 6, caractérisé par le fait que le circuit à hystérésis est réalisé sous forme de bascule de Schmitt. 8. Dispositif suivant la revendication 6 ou 7, caractérisé par le fait que dans une unité de valeur de seuil (16) sont mémorisées, outre la valeur de seuil de vitesse de rotation (15), une valeur de seuil d'angle de braquage et/ou une valeur de seuil de vitesse de marche, de sorte que l'embrayage de blocage (1) peut être déclenché lorsque l'angle de braquage mesuré ou la vitesse du véhicule résultant de la vitesse de rotation de l'arbre de sortie de la transmission dépasse ladite valeur de seuil, respectivement. 9. Dispositif suivant la revendication 8, caractérisé par le fait que le véhicule automobile comprend quatre roues directrices, et qu'un angle de braquage de référence qui est comparé avec la valeur de seuil d'angle de braquage est formé à partir de la différence d'un angle de braquage de l'essieu avant et d'un angle de braquage de l'essieu arrière. 10. Dispositif suivant l'une quelconque des revendications 1 à 9, caractérisé par le fait que l'embrayage de blocage (1) est réalisé sous forme d'embrayage à disque à commande hydraulique. 11. Dispositif suivant la revendication 10, caractérisé par le fait que l'embrayage à disque peut être enclenché et déclenché de façon continue sous charge. 12. Procédé de commande automatique d'un blocage de différentiel dans des essieux moteurs d'un véhicule automobile, au moins la vitesse de rotation des roues motrices étant mesurée en vue de la formation respectivement d'une valeur de vitesse de rotation qui est utilisée pour déterminer un signal de commande pour commander un actionneur agissant sur un embrayage de blocage, caractérisé par le fait que la valeur de vitesse de rotation (12) mesurée est comparée en continu avec une valeur de vitesse de rotation de consigne (11) calculée et que lorsque la valeur de vitesse de rotation différentielle (13) formée devient supérieure ou inférieure à une valeur de seuil (15), l'embrayage de blocage (1) est enclenché ou déclenché. 13. Procédé suivant la revendication 12, caractérisé par le fait que la valeur de vitesse de rotation de consigne (11) pour chaque roue est déterminée en fonction de la géométrie du véhicule et de la vitesse du véhicule. 14. Procédé suivant la revendication 12 ou 13, caractérisé par le fait que la valeur de vitesse de rotation différentielle (13) est comparée dans un circuit à hystérésis avec une valeur de seuil d'enclenchement prédéterminée ou avec une valeur de seuil de déclenchement plus faible de telle manière que l'embrayage de blocage (1) soit enclenché lorsque la valeur de vitesse de rotation différentielle (13) devient supérieure à la valeur de seuil d'enclenchement et soit déclenchée lorsqu'elle devient inférieure à la valeur de seuil de déclenchement. 15. Procédé suivant l'une quelconque des revendications 12 à 14, caractérisé par le fait que l'embrayage de blocage (1) est déclenché lorsque l'angle de braquage réel ou la vitesse du véhicule dépasse une valeur de seuil d'angle de braquage ou une valeur de seuil de vitesse prédéterminée.