Brevet FR2774954A1 — publié le 19990820

L'invention se rapporte à un système d'entraînement pour un véhicule automobile entraîné par un moteur à combustion interne. Dans la voie de transmission du couple de rotation des systèmes d'entraînement habituels pour des véhicules automobiles, on agence entre le moteur à combustion interne et une boîte de vitesses, habituellement à plusieurs vitesses et le plus souvent à actionnement manuel, un embrayage à friction qui est embrayé ou débrayé par le conducteur au 0o moyen d'une pédale d'embrayage pour la mise en marche ou pour changer les rapports de vitesse de la boîte de vitesses. A la place d'une pédale d'embrayage, on peut également prévoir un servomoteur pour automatiser l'embrayage. L'aptitude de transmission de l'embrayage à friction, c'est-à-dire le couple de rotation transmissible par l'embrayage, dépend en premier lieu de la force de pressage du ressort principal d'embrayage et des coefficients de friction du matériau des garnitures de friction du disque d'embrayage. L'aptitude de transmission peut être soumise à des fluctuations dépendan- tes de la température (fading). Afin d'assurer même dans des conditions de fonctionnement défavorables, comme par exemple dans le cas d'un coefficient de friction faible des garnitures de friction, que l'embrayage transmette le couple de rotation pour lequel il est conçu, on exige jusqu'à présent une sécurité de transmission relativement élevée. La sécurité de transmission se calcule depuis la relation entre le couple de glissement de l'embrayage lors d'une force de pressage exercée au maximum par l'emb- rayage sur les garnitures de friction et le couple de rotation maximum du moteur. Le couple de glissement lors d'une force de pressage maximale se calcule à son tour par le produit de la force de pressage exercée au maximum par l'embrayage, c'est-à-dire sa plaque de pressage, sur les garnitures de friction multipliée par le coefficient de friction des garnitures de friction et de plus multipliée par le rayon de friction moyen et multipliée par le nombre des surfaces de friction. Dans le cas des embrayages habituels, en partant d'un coefficient de friction supposé de 0,25, la sécurité de transmission nominale est de l'ordre de 1,3 à 1,5. Effectivement, elle est de l'ordre de 2,3 à 2,5, car le coefficient effectif, c'est-à-dire réel, s'élève à environ 0,4 lors d'un mode de conduite normal. Étant donné que des embrayages à friction habituels sont conçus pour une sécurité de transmission effective très élevée, l'ensemble du train d'entrainement du véhicule automobile est très fortement chargé lors des opérations dynamiques, comme par exemple lors d'une opération d'embrayage brusque ou lors du passage de résonances d'oscillation de rotation. Pour cette raison, non seulement les composants de l'embrayage 1o mais également d'autres composants du train d'entraînement doivent présenter des dimensions importantes correspondantes, afin de pouvoir supporter également ces valeurs limites de couple de rotation qui sont comparativement rares. La tendance à des couples de rotation de moteur plus élevés exige des forces de pressage plus élevées du ressort à membrane utilisé habituellement comme ressort principal d'embrayage, et on doit également prendre en compte la durée de vie de tels ressorts à membrane forts. Finalement, l'exigence d'une sécurité de transmission élevée et ainsi des forces élastiques élevées du ressort principal d'embrayage causent également des forces d'actionnement élevées dans le système de débrayage de l'embrayage, ayant pour conséquence que les composants agencés dans le flux de force du système de débrayage sont également plus fortement chargés et doivent ainsi être dimensionnés comparativement importants. L'objectif sous-jacent à l'invention est d'indiquer une manière de concevoir l'embrayage à friction agencé dans la voie de transmission de couple de rotation d'un système d'entraînement de véhicule automobile afin de réduire les valeurs de sécurité vis-à-vis de la transmission. L'invention part d'un système d'entraînement pour un véhicule automobile entraîné par un moteur à combustion interne, qui comprend: - un embrayage à friction agencé dans la voie de transmission de couple de rotation du moteur à combustion interne, - un dispositif de réglage de puissance commandable pour le moteur à combustion interne, en particulier sous forme d'une installation de pompe d'injection de carburant, et - une commande de puissance du moteur qui réagit à une pédale d'accélération et qui commande le dispositif de réglage de puissance, et qui est caractérisé par: - un détecteur de position d'embrayage qui génère un signal de position. d'embrayage représentant la position embrayée dans la position de l'aptitude de transmission de couple de rotation maximale (position îo embrayée) de l'embrayage à friction, - des moyens détecteurs de glissement pour détecter un état de glissement de l'embrayage à friction, et - une commande de glissement qui réagit au signal de position embrayée et aux moyens détecteurs de glissement et qui influence la commande de puissance moteur et qui est réalisée en particulier sous forme d'une régulation de glissement, qui, suite à la détection d'un état de glissement de l'embrayage à friction apparu dans la position embrayée, réduit la valeur de puissance du moteur ou du couple de moteur déterminée au moyen de la pédale d'accélération, et la réduit en particulier de façon limitée dans le temps. Lorsque l'embrayage à friction utilisé dans un système d'entraînement conforme à l'invention est conçu pour une sécurité de transmission relativement faible de par exemple 1,5, il peut glisser également dans l'état entièrement embrayé dans certaines conditions de fonctionnement, par exemple lors d'un échauffement des garnitures à friction qui mène à un fading, ou lors d'une charge dynamique excessive. La commande de glissement ou la régulation de glissement détecte cet état de glissement apparaissant dans la position embrayée, et elle réduit la puissance moteur ou le couple de rotation du moteur à combustion interne via la commande de puissance moteur, par exemple par intervention électronique dans la commande de l'installation d'injection, jusqu'à ce qu'une aptitude de transmission suffisante de l'embrayage à friction se présente de nouveau. Étant donné que la sécurité de transmission pour laquelle l'embrayage à friction est conçu est réduite, on peut dimensionner plus faible non seulement l'embrayage en tant quel mais on peut également dimensionner d'autres composants du train d'entraînement ou du système de débrayage pour une charge réduite. Judicieusement, la commande de glissement ou la régulation de glissement bloque une augmentation de la puissance moteur déterminée au moyen de la pédale d'accélération ou du couple moteur déterminé par celle-ci, pendant la période dans laquelle elle réduit la puissance moteur ou le couple moteur. De cette manière, le conducteur ne peut pas io influencer via la pédale d'accélération la réduction de la puissance moteur ou du couple moteur. On prévoit dans un mode de réalisation préféré que la commande de glissement ou la régulation de glissement réduit la valeur de la puissance moteur ou du couple moteur pour un intervalle temporel prédéterminé, et qu'elle réduit l'intervalle temporel prédéterminé en particulier au-delà de la fin de l'état de glissement. Grâce à ceci, la commande de glissement ou la régulation de glissement permet à nouveau d'augmenter le couple de rotation moteur uniquement après écoulement d'un temps mort prédéterminé, grâce à quoi l'embrayage a le temps de refroidir et de résorber l'effet fading. La commande de glissement ou la régulation de glissement peut réduire la puissance moteur ou le couple moteur à une valeur prédéterminée constante. Étant donné que l'on envisage cependant que le conducteur ne s'aperçoive autant que possible pas de l'intervention dans la commande de puissance moteur, on prévoit judicieusement que cette valeur soit variable en fonction de signaux d'au moins un détecteur en correspondance d'une caractéristique prédéterminée. Dans ce cas, on prévoit de préférence que la valeur prédéterminée soit variable en fonction des moyens de détection de glissement. En d'autres termes, la commande de glissement ou la régulation de glissement réduit la puissance moteur ou le couple moteur de préférence en fonction de la grandeur du glissement détecté par les moyens de détection de glissement. La commande de glissement peut être un circuit de régulation ouvert qui modifie la puissance moteur ou le couple moteur sans rétroaction. Pour des raisons de confort de conduite et de précision de réaction et de vitesse de réaction, on prévoit cependant de préférence un circuit de régulation qui maintient la puissance ou le couple moteur pendant la période de la réduction à une valeur stockée dans des champs de valeurs nominales. Les détecteurs peuvent être des détecteurs comparativement simples. io Ainsi, le détecteur de position d'embrayage peut être réalisé par exemple sous forme de commutateur de fin de course sur la pédale d'embrayage. Les moyens de détection de glissement peuvent être réalisés sous forme de détecteurs de vitesse de rotation qui détectent d'une part la vitesse de rotation du moteur à combustion interne et d'autre part la vitesse de rotation de sortie de l'embrayage à friction ou bien la vitesse de rotation d'entrée de la boîte de vitesses. A la place du détecteur de vitesse de rotation qui détecte la vitesse de rotation de sortie de l'embrayage à friction, on peut également utiliser un détecteur de vitesse de rotation qui détecte la vitesse de rotation de sortie de la boîte de vitesses ou bien un détecteur de vitesse de rotation qui détecte la vitesse de rotation de la roue et qui délivre habituellement le signal tachymétrique, dans la mesure o la boîte de vitesses est équipée d'un détecteur de position de rapport, de sorte que l'on peut conclure, à partir de la vitesse de rotation de sortie de la boîte de vitesses et de la transmission déterminée par le rapport de vitesse momentanément engagé, la vitesse de rotation d'entrée de la boîte de vitesses et ainsi la vitesse de rotation de sortie de l'embrayage à friction, pour détecter le glissement. Un exemple de réalisation de l'invention sera expliqué plus en détail dans ce qui suit en se rapportant aux dessins. Les figures montrent: figure 1 un schéma-bloc d'un système d'entraînement conforme à l'invention d'un véhicule automobile; figure 2 des diagrammes temporels de la vitesse de rotation du moteur et de la boîte de vitesses, de la position de la pédale d'embrayage et du couple de rotation moteur pour un système d'entraînement habituel d'un véhicule automobile; et figure 3 des diagrammes temporels correspondants aux diagrammes temporels de la figure 2 pour un système d'entraînement conforme à l'invention. Le système d'entraînement illustré schématiquement dans la figure 1 pour un véhicule automobile comprend un moteur à combustion interne 1 qui entraîne les roues motrices non illustrées plus en détail du véhicule 0o automobile par l'intermédiaire d'un embrayage à friction 3 et d'une boîte de vitesses 7 à commande manuelle via un levier de commande 5. Au moteur à combustion interne 1 est associée une installation de pompe d'injection 9 dont la puissance de refoulement est commandée par une commande de puissance moteur électronique 11 en fonction de la position d'une pédale d'accélération 15 actionnée par le conducteur, ladite position étant détectée au moyen d'un détecteur 13. Le conducteur peut influencer le couple de rotation moteur et ainsi la puissance moteur au moyen de la pédale d'accélération 15. A la place de l'installation de pompe d'injection, on peut également utiliser un carburateur habituel, dans la mesure o son papillon d'étranglement est équipé d'un servomoteur commandable par la commande de puissance moteur 1 1. L'embrayage à friction est réalisé de façon habituelle et il comprend un volant d'inertie 17 relié au vilebrequin du moteur à combustion interne 1, le cas échéant sous forme d'un volant d'inertie à deux masses sur lequel est maintenu un boîtier d'embrayage 19. Une plaque de pressage 21 est guidée solidairement en rotation mais de façon axialement mobile sur le boîtier d'embrayage 19 et elle est mise sous précontrainte vers le volant d'inertie 17 par un ressort principal d'embrayage 23, en l'occurrence un ressort à membrane. Un disque d'embrayage 29 relié solidairement en rotation à un arbre d'entrée 27 de la boîte de vitesses 7 est logé par ses garnitures de friction 25 entre les surfaces de friction du volant d'inertie 17 et la plaque de pressage 21. L'embrayage 3 entièrement embrayé dans l'état de repos peut être débrayé et embrayé de nouveau par le conducteur du véhicule automobile via une pédale d'embrayage 33 au moyen d'un dispositif d'actionnement 31. Le dispositif d'actionnement 31 comprend un dispositif de débrayage 35 qui agit sur des languettes élastiques du ressort principal d'embrayage 23 réalisé sous forme d'un ressort à membrane et qui est relié à la pédale d'embrayage 33 via un dispositif transmetteur de force 37 en l'occurrence hydraulique. A la plaque du dispositif transmetteur de force hydraulique 37, on peut également prévoir d'autres mécanismes de transmission de 0o force, par exemple sous forme de systèmes à câble ou à tringlerie. La pédale d'embrayage 33 peut également être remplacée par un servomoteur automatisé, et on peut omettre le cas échéant également le dispositif transmetteur de force 37. On comprendra que la boîte de vitesses 7 peut être automatisée de la même manière. L'aptitude de transmission de l'embrayage 3, c'est-à-dire le couple de rotation transmissible par l'embrayage 3, dépend de la force de pressage par laquelle le ressort principal d'embrayage 23 presse la plaque de pressage 21 via les garnitures de friction 25 du disque d'embrayage 29 contre le volant d'inertie 17. Plus la force de pressage est élevée, plus le couple de rotation transmissible par l'embrayage 3 est important dans l'état entièrement embrayé, c'est-à-dire lorsque la pédale d'embrayage 33 est déchargée. Étant donné que l'aptitude de transmission de l'embrayage 3 peut se réduire lors d'un échauffement des garnitures de friction, et que des couples de rotation peuvent apparaître entre l'entrée et la sortie de l'embrayage embrayé 3 en raison d'événements dynamiques, comme par exemple lors d'une opération d'embrayage brusque ou lors d'oscillations de résonance dans le train d'entraînement, qui sont supérieurs au couple de rotation généré au maximum par le moteur à combustion interne 1, l'embrayage 3 doit être conçu pour une certaine sécurité de transmission. Dans l'état entièrement embrayé, l'embrayage 3 doit pouvoir transmettre un couple de rotation qui est supérieur au couple de rotation généré au maximum par le moteur à combustion interne 1. Pour éviter que le train d'entraînement du véhicule automobile et en particulier l'embrayage 3, tout comme le dispositif d'actionnement 31, doivent être dimensionnés excessivement à l'égard d'une sécurité de transmission trop importante, on associe à l'embrayage 3 une régulation de glissement 39 qui réduit de façon limitée dans le temps le couple de rotation moteur généré par le moteur à combustion interne 1, sans influence par le conducteur, lorsque l'embrayage 3 est entièrement embrayé. La régulation de glissement 39 détecte la position embrayée de l'embrayage 3 au moyen d'un détecteur de position 41. Dans l'exemple de réalisation illustré, le détecteur de position réagit au dispositif de débrayage 35. Comme suggéré par le chiffre de référence 41', le détecteur io de position peut cependant également détecter la position de repos de la pédale d'embrayage 33. La question de savoir si un état de glissement de l'embrayage 3 est présent ou non, est détectée par la régulation de glissement 39 à l'aide d'un détecteur de vitesse de rotation 43 détectant la vitesse de rotation du moteur à combustion interne 1 et à l'aide d'un détecteur de vitesse de rotation de boîte de vitesses 45 qui réagit à la vitesse de rotation d'entrée de la boite de vitesses 7, c'est-à-dire à la vitesse de rotation de sortie de l'embrayage 3. La régulation de glisse- ment 39 est réalisée sous forme d'un circuit de régulation non illustré plus en détail qui influence la commande de puissance moteur 1 1. Lorsque le détecteur de position 41 constate que l'embrayage 3 est entièrement embrayé et que les détecteurs de vitesse de rotation 43, 45 détectent néanmoins une différence de vitesse de rotation, la régulation de glisse- ment 39 réduit le couple de rotation généré par le moteur à combustion interne 1, de sorte qu'une valeur transmissible par l'embrayage 3 peut se rétablir. Le couple de rotation moteur peut être réduit aussi loin que l'embrayage 3 cesse de glisser, que les détecteurs de vitesse de rotation 43, 45 détectent donc les mêmes vitesses de rotation; cependant, le couple de rotation moteur peut également être réduit de valeurs qui ne suffisent en fait pas encore pour une suppression absolue du glissement. Lorsque la régulation de glissement 39 réduit le couple de rotation moteur, elle bloque la commande de puissance moteur 1 1 à l'encontre d'une augmentation intentionnelle du couple de rotation moteur au moyen de la pédale d'accélération 15. La régulation de glissement 39 assure également que la réduction de couple de rotation sera maintenue pendant une certaine période, afin d'assurer que l'embrayage 3 puisse se refroidir, de sorte que l'état de fading peut se résorber et que le coefficient de friction des garnitures de friction 25 plus élevé dans l'état refroidi peut se rétablir. Cette période peut être fixée comme intervalle temporel prédéterminé qui commence avec le début de la réduction du couple de rotation moteur. D'un autre côté, l'exigence du conducteur à l'égard du couple de rotation peut avoir été réduite aussi loin au moyen de la pédale d'accélération 15 après constatation de l'état de glissement, qu'une réduction de glissement supplémentaire par la régulation de glissement 39 n'est plus nécessaire. Dans un tel cas, la régulation de glissement 39 io assure judicieusement que le couple de rotation ne puisse plus être augmenté au-delà d'une valeur de couple de rotation réduite réglée auparavant pendant un intervalle temporel prédéterminé, c'est-à-dire pour un certain temps mort. Dans ce cas et également dans le cas des variantes expliquées ci-dessus, la valeur de laquelle la régulation de glissement 39 réduit le couple de rotation moteur est de préférence dépendante de la grandeur du glissement détecté à l'aide des détecteurs de vitesse de rotation 43, 45. Dans la variante décrite ci-dessus, les détecteurs de vitesse de rotation 43, 45 détectent directement la vitesse de rotation différentielle entre l'entrée et la sortie de l'embrayage 3. A la place du détecteur de vitesse de rotation 45, on peut également prévoir le détecteur de vitesse de rotation 49 qui détecte la vitesse de rotation de sortie de la boîte de vitesses 7 et qui existe habituellement de toute façon sous forme du détecteur tachymétrique, dans la mesure o la position actuelle du rapport de vitesse de la boîte de vitesses 7 est détectée au moyen d'une détection de position de rapport 51 et la régulation de glissement 39 calcule la vitesse de rotation d'entrée de la boîte de vitesses 7 à partir de sa vitesse de rotation de sortie et de la relation de transmission déterminée par la position du rapport de vitesse. Les figures 2 et 3 montrent en fonction du paramètre temporel t des diagrammes associés les uns aux autres pour la vitesse de rotation moteur nm du moteur à combustion interne et la vitesse de rotation d'entrée ng de la boîte de vitesses (diagramme supérieur), de la course s du dispositif de débrayage de l'embrayage (diagramme médian), et du couple de rotation M généré par le moteur à combustion interne (diagramme inférieur). La figure 2 montre ici les relations pour un système d'entraînement habituel sans régulation de glissement, tandis que la figure 3 montre les relations d'un système d'entraînement conforme à l'invention avec commande de glissement et auparavant respectivement pour une opération de démarrage dans le premier rapport de vitesse de la boîte de vitesse. A l'instant t = 0, l'embrayage est chaque fois débrayé, et l'opération d'embrayage commence qui est respectivement achevée à l'instant t,. A io l'instant th, le dispositif de débrayage a atteint sa position embrayée en fin de course. En raison du fading des garnitures de friction, l'embrayage habituel se met cependant à glisser, ce qui s'exprime par la différence qui dure longtemps entre la vitesse de rotation moteur nm et la vitesse de rotation d'entrée de boîte de vitesse ng, ce qui est montré dans le diagramme supérieur de la figure 2. Avec le début de l'opération d'embrayage de l'embrayage à l'instant t, la vitesse de rotation différentielle de l'embrayage, c'est-à-dire son glissement, se réduit seulement très progressivement en raison de la réduction de l'aptitude de transmission due au fading. La figure 3 montre le comportement du système d'entraînement conforme à l'invention. Ici également, le dispositif de débrayage atteint à l'instant t, sa position qui embraie entièrement l'embrayage (diagramme médian). A l'instant t2, la régulation de glissement 39 détecte la présence d'un état de glissement, et il réduit en correspondance le couple de rotation moteur M (diagramme inférieur) d'une valeur différentielle m. En correspondance, la vitesse de rotation moteur nm se réduit également, comme ceci est illustré dans la figure 3 par le diagramme supérieur. Déjà après un temps relativement court, ici l'instant t3, la vitesse de rotation moteur nm et la vitesse de rotation d'entrée de boîte de vitesses ng se sont adaptées l'une à l'autre, grâce à quoi l'embrayage cesse de glisser. Le couple moteur M est transmis entièrement par l'embrayage à nouveau sans effet de fading. Il Revendications 1. Système d'entraînement pour un véhicule automobile entraîné par un moteur à combustion interne, comprenant: - un embrayage à friction (3) agencé dans la voie de transmission de couple de rotation du moteur à combustion interne (1), - un dispositif de réglage de puissance commandable (9) pour le moteur à combustion interne (1), en particulier sous forme d'une installation de pompe d'injection de carburant, et o une commande de puissance de moteur (11) qui réagit à une pédale d'accélération (15) et qui commande le dispositif de réglage de puissance (9), caractérisé par: - un détecteur de position d'embrayage (41; 41') qui génère un signal de position d'embrayage représentant la position embrayée dans la position de l'aptitude de transmission de couple de rotation maximale (position embrayée) de l'embrayage à friction (3), - des moyens détecteurs de glissement (43, 45; 43, 49, 51) pour détecter un état de glissement de l'embrayage à friction (3), et - une commande de glissement (39) qui réagit au signal de position embrayée et aux moyens détecteurs de glissement (43, 45; 43, 49, 51) et qui influence la commande de la puissance moteur (l 1) et qui est réalisée en particulier sous forme d'une régulation de glissement (39) qui, suite à la détection d'un état de glissement de l'embrayage à friction (3) apparu dans la position embrayée, réduit la valeur de puissance du moteur ou du couple moteur déterminée au moyen de la pédale d'accélération (15), et la réduit en particulier de façon limitée dans le temps. 2. Système d'entraînement selon la revendication 1, caractérisé en ce que la commande de glissement (39) bloque une augmentation de la puissance moteur déterminée au moyen de la pédale d'accélération (15) ou du couple moteur déterminé par celle-ci, pendant la période dans laquelle elle réduit la puissance moteur ou le couple moteur. 3. Système d'entraînement selon l'une ou l'autre des revendications 1 et 2, caractérisé en ce que la commande de glissement (39) réduit la valeur de la puissance moteur ou du couple moteur pour un intervalle temporel prédéterminé, et en ce qu'elle réduit l'intervalle temporel prédéterminé en particulier au-delà de la fin de l'état de glissement. 4. Système d'entraînement selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que la commande de glissement (39) réduit la puissance moteur ou le couple moteur en fonction de la grandeur du io glissement détecté par les moyens de détection de glissement (43, 45 43,49,51). 5. Système d'entraînement selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la commande de glissement (39) réduit la puissance moteur ou le couple moteur à une valeur fixée. 6. Système d'entraînement selon l'une quelconque des revendications I à 5, caractérisé en ce que la commande de glissement (39) comporte un circuit de régulation qui maintient la puissance moteur ou le couple moteur à une valeur fixée pendant la période de la réduction. 7. Système d'entraînement selon l'une ou l'autre des revendications 5 et 6, caractérisé en ce que la valeur fixée est variable en fonction de signaux d'au moins un détecteur (43, 45; 43, 49, 51) en correspondance d'une caractéristique prédéterminée. 8. Système d'entraînement selon la revendication 7, caractérisé en ce que la valeur fixée est variable en fonction des moyens de détection de glissement (43, 45; 43, 49, 51). 9. Système d'entraînement selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les moyens de détection de glissement (43, 45) comprennent des détecteurs de vitesse de rotation qui détectent d'une part la vitesse de rotation du moteur à combustion interne (1) et d'autre part la vitesse de rotation de sortie de l'embrayage à friction (3). 10. Système d'entraînement selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que les moyens de détection de glissement (43, 49, 51) comprennent un détecteur de vitesse de rotation qui détecte la vitesse de rotation du moteur à combustion interne (1), un détecteur de vitesse de rotation qui détecte la vitesse de rotation de sortie d'une boîte de vitesses (7) fait suite à l'embrayage à friction (3) dans la voie de transmission de 1o couple de rotation du moteur à combustion interne (1), et un détecteur de position de rapport de vitesse sur la boîte de vitesses (7).