Brevet FR2794512A1 — publié le 20001208

PROCEDE DE CONTROLE DE CHANGEMENTS DE VITESSES SOUS COUPLE La présente invention concerne les boîtes de vitesses à arbres parallèles, dites à baladeurs, comportant notamment une ligne primaire de pignons reliée à l'arbre de sorte du moteur, qui engrènent en permanence avec une ou plusieurs ligne(s) secondaire(s) de pignons, crabotables sélectivement avec leur arbre de support par l'intermédiaire de baladeurs, pour engager les différents rapports de la transmission. Dans les véhicules équipés d'une boîte de vitesses mécanique, du type mentionné ci-dessus, les changements de vitesses sont effectués manuellement par le conducteur en déplaçant les baladeurs à partir du levier de changement de vitesses prévu sur son poste de conduite, après avoir débrayé la transmission en enfonçant la pédale d'embrayage dans un véhicule conventionnel, ou déclenché automatiquement l'ouverture de l'embrayage en manifestant simplement son intention de changer de vitesse, dans un véhicule à embrayage automatique ou lipiloté". Dans les transmissions manuelles conventionnelles, le mécanisme d'embrayage, habituellement disposé entre le moteur et la boîte, permet d'interrompre l'entrée du couple moteur dans celle-ci lors des changements de vitesses, pour permettre le décrabotage et le crabotage des pignons secondaires sur leur arbre. Lorsque ni le débrayage, ni le passage des vitesses, ne sont automatisés, le conducteur doit donc, à chaque passage, enfoncer la pédale d'embrayage, lever le pied de l'accélérateur et déplacer le levier de changement de vitesses. Ces manoeuvres entraînent une rupture du couple d'entraînement, qui se traduit par des secousses plus ou moins brutales pour les passagers. A la différence des transmissions manuelles, les transmissions automatiques, constituées principalement d'un ou de plusieurs trains épicycloïdaux, précédés en sortie du moteur d'un convertisseur hydrocinétique de couple, effectuent les changements de vitesses sous couple, et ne présentent donc pas les inconvénients précités. On sait cependant que l'agrément de conduite de ce type de transmission s'obtient au prix d'une augmentation sensible du prix d'achat du véhicule, ainsi que de sa consommation. On voit par ailleurs apparaître des transmissions dites "robotisées", comportant une boîte de vitesses mécanique équipée d'actionneurs, et un embrayage, actionnés de façon coordonnée pour assurer la fermeture et l'ouverture de l'embrayage, ainsi que le déplacement des baladeurs. Dans ce type de transmissions, le robot exécute donc toutes les manoeuvres à la place du conducteur, mais avec interruption du couple transmis aux roues pendant le passage, du fait de l'ouverture momentanée de l'embrayage d'entrée. La présente invention vise à associer les avantages d'une boîte de vitesses robotisée à l'agrément des passages sous couple d'une transmission automatique. Elle propose à cet effet de gérer d'une façon particulière les passages montants, en tirage et sans tirage, d'un rapport i sur un rapport i+1 inférieur à un rapport n de référence. Conformément à l'invention, ces passages en tirage s'effectuent de la façon suivante : - application d'un léger effort de décrabotage sur le pignon fou du rapport initial i, - dérivation progressive du couple moteur vers le pignon fou d'un rapport n, de référence, supérieur à i, par serrage d'un organe de friction contrôlé en pression, - décrabotage du pignon fou du rapport i, régulation de la pression de serrage de l'organe de friction pour synchroniser le moteur en transmettant le couple souhaité, - détection de lapproche du régime de synchronisme sur le rapport nouveau rapport i+l, - crabotage du pignon fou du nouveau rapport i+l, et - relâchement progressif de Yorgane de friction. Les passages montants sur le rapport de référence n peuvent, pour leur part, s'effectuer de la façon suivante : - dérivation progressive du couple moteur sur le pignon fou du rapport n par serrage progressif de lorgane de friction, - décrabotage, et - serrage complet de l'organe de friction. Conformément à linvention, les changements de rapport descendants peuvent comporter les étapes suivantes : - application dun léger effort de décrabotage sur le pignon fou du rapport initial i, - annulation du couple moteur, - décrabotage du premier pignon, - asservissement du régime moteur au régime de synchronisme, - crabotage sur le nouveau rapport i-1, à Fapproche du régime de synchronisme, et - rétablissement du couple moteur à sa valeur de consigne. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront clairement à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation particulier de celle-ci, en liaison avec les dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est un schéma de principe non limitatif d'une boîte de vitesses permettant la mise en ceuvre de Finvention, - la figure 2 illustre lévolution du couple transmis aux roues lors d'un passage montant, - la figure 3 illustre Févolution du couple lors dun passage montant en minimisant là-coup au crabotage, - la figure 4 illustre Yévolution du couple transmis aux roues lors d'un passage montant en minünisant la variation du régime primaire au crabotage, - la figure 5 montre l'évolution du couple et du régime moteur lors d'un passage descendant effectué conformément à linvention. Le schéma de principe de la figure 1 montre trois descentes d'engrenages entre un arbre primaire recevant le couple moteur par lintermédiaire d'un embrayage d'entrée 24, qui correspondent respectivement à un premier rapport i, à un second rapport i+l, et à un rapport de référence n, qui est associé à un organe de friction pilotable en pression 23, par exemple un embrayage multidisques, monté sur larbre secondaire. Lengagement des rapports i et i+1 est fait par un baladeur positionné de façon classique entre les deux pignons fous, et actionné par un vérin d'engagement non représenté. Enfin, l'organe de friction, pilotable par un système d'actionnement spécifique non représenté, permet de rendre le pignon fou du rapport n, solidaire de l'arbre secondaire. Bien entendu, ce schéma de principe ne fait état que de trois descentes d'engrenages dans un but de simplification, mais Yensemble des mesures proposées par l'invention s'applique à la commande d'un nombre supérieur de rapports, et en particulier au pilotage d'une boîte à cinq ou six rapports de marche avant. Enfin, le rapport de référence n mentionné sur ce schéma et dans la présente description n'est pas obligatoirement le rapport le plus élevé. Pour tous les changements de rapports montants sur un rapport inférieur au rapport de référence n, l'invention distingue les passages moteur menant, ou en tirage , des passages moteur mené, ou sans tirage , par exemple en descente, lorsque le conducteur n'accélère pas, et que le moteur est entraîné par le véhicule. Pour les changements de rapport montants en tirage, du rapport i au rapport i+l, i+1 étant inférieur à n', l'invention propose de réaliser un enchaînement du type suivant. 1. Préparation du décrabotage du premier pignon fou, par application d'un léger effort de décrabotage sur celui-ci, et début de montée en pression de l'organe de friction. 2. Phase de balance de couple, durant laquelle le couple est dérivé progressivement vers le pignon fou du rapport n, par serrage de l'organe de friction. 3. Décrabotage du premier pignon fou lorsque le couple transmis par ses crabots est proche de zéro, l'effort appliqué au baladeur devenant plus important que l'effort de retenue des crabots. 4. Phase de synchronisation avec estompage éventuel du couple moteur, et poursuite du serrage de Forgane de friction, pour augmenter le couple résistant appliqué à l'arbre primaire et faire chuter le régime de celui-ci jusqu'à son régime de synchronisme sur le nouveau rapport. 5. Crabotage du nouveau pignon fou, par déplacement du baladeur à Yaide de son vérin d'engagement. 6. Reprise de couple, en faisant chuter progressivement la pression de lorgane de friction, et en supprimant l'estompage de couple éventuel. Lorsque le moteur est mené au moment du changement de rapport, le couple issu du moteur transmis par les crabots au véhicule est négatif. Il faut donc augmenter ce couple pour l'annuler et pouvoir décraboter. Conformément à Finvention, les changements de rapport sans tirage d'un premier rapport i à un second rapport i+l, inférieur au rapport de référence n, se déroulent alors de la façon suivante. 1. Préparation du décrabotage par mise en place d'un léger effort de décrabotage, et début de l'élévation du couple moteur. 2. Hausse progressive du couple moteur pour ramener à zéro le couple transmis par les crabots. 3. Décrabotage par déplacement du vérin d'engagement. 4. Synchronisation par régulation de la pression de serrage de Forgane de friction. 5. Détection de la fin de la synchronisation lors de la détection de Yapproche du régime de synchronisme, et lancement de Fordre d'engagement du rapport. 6. Déplacement du vérin d'engagement. 7. Rétablissement du couple moteur conformément à la consigne pédale, par chute progressive de la pression dans Forgane de friction. En Yabsence de disposition particulière pour la fin des changements de rapport montants en tirage et sans tirage, on voit, sur la figure 2, que le couple résultant au niveau des roues du vél-ticule connaît un à-coup au moment du crabotage sur le rapport i+l. D'autre part, on constate que le crabotage s'effectue alors que l'organe de friction transmet un couple important, et que, pour cette raison, la chute du régime sur le primaire est rapide. Pour palier à cet inconvénient, linvention prévoit deux stratégies. Selon la première, on minimise l'à-coup au crabotage en pilotant convenablement le couple transmis par l'organe de friction, ainsi que le couple moteur, en vue d'approcher, avant le crabotage, le couple transmis après celui-ci. La courbe du couple transmis aux roues devient alors celle de la figure 3. Selon une seconde stratégie, on s'efforce au contraire de faciliter le crabotage en stabilisant au préalable le régime primaire. Cette stratégie repose sur le fait que, juste avant le crabotage, le couple transmis par lorgane de friction compense le couple moteur, de sorte que le régime moteur reste constant. En effet, après le décrabotage, on augmente la pression dans l'organe de pression, et on assiste alors à une chute du régime primaire. Cette chute de régime est alors régulée en pilotant convenablement la pression dans Forgane de friction. Le principe de cette stratégie consiste à contrôler le couple transmis dans Fembrayage de façon à stabiliser le régime primaire sur le régime de synchronisme du nouveau rapport. L'estompage du couple pendant la phase de synchronisation permet en outre de diminuer Yénergie dissipée dans l'organe de friction, et de réduire les à-coups de couple. La courbe du couple transmis aux roues avec cette seconde stratégie devient alors celle de la figure 4. Comme indiqué plus haut, les passages montants sur le rapport n de référence, peuvent s'effectuer différemment des passages montants de rang inférieur. Le séquencement permettant d'obtenir ce rapport à partir dun rapport inférieur peut par exemple être le suivant. 1. Phase de balance du couple, durant laquelle on dérive progressivement le couple vers le pignon fou du rapport n, par Yintermédiaire de l'organe de friction. 2. Décrabotage (identique aux autres passages). 3. Phase de synchronisation, durant laquelle on serre au maximum Forgane de friction, jusqu'à lier en rotation le pignon fou du rapport n avec Yarbre secondaire. 4. Crabotage éventuel de ce pignon sur son arbre, s'il comporte des crabots. Si la boîte comporte un nombre de rapports supérieurs à n, autrement dit, si le rapport sur lequel le couple est dérivé lors des passages montants n'est pas le plus élevé de la transmission, l'invention ne prévoit aucune disposition particulière pour les changements de rapport au delà de ce rapport, de sorte quils peuvent s'effectuer de façon conventionnelle, sans dérivation de couple, mais avec une ouverture temporaire de Fembrayage d'entrée 24. Conformément à l'invention, les passages descendants sont opérés en ouvrant temporairement la chaîne de traction. La relance de larbre primaire pour atteindre le régime de synchronisation sur un rapport inférieur, devant être alors assurée par le moteur. Le déroulement d'un changement de rapport descendant conforme à l'invention peut alors être le suivant. 1. Application dun léger effort de décrabotage. 2. Envoi d'une consigne d'annulation rapide du couple moteur (par exemple sous la forme d'une coupure ponctuelle de l'injection, ou une demande de dégradation de l'avance à l'allumage). 3. Pendant cette phase d'annulation rapide du couple, introduction d'une consigne anticipée d'élévation progressive du couple moteur, pour anticiper la synchronisation. 4. Décrabotage, par déplacement du vérin d'engagement. 5. Synchronisation par asservissement du régime moteur au régime de synchronisme. 6. Détection de Fapproche du régime de synchronisme, et poursuite de la régulation du régime moteur (en jouant sur le couple), jusqu'au lancement de Fordre de crabotage. 7. Crabotage par déplacement du vérin d'engagement. 8. Rétablissement d'un couple moteur conforme à la consigne nominale de la pédale. Pour le démarrage du véhicule, l'invention prévoit de prendre en compte trois situations différentes. La première correspond à Fengagement d'une vitesse, alors que le véhicule est pratiquement à l'arrêt. Dans cette situation, l'arbre secondaire de la boîte ne tourne pratiquement pas, de sorte que la vitesse de synchronisme est pratiquement nulle. L'engagement de la vitesse peut alors se dérouler comme suit. 1. Débrayage, par ouverture de lembrayage d'entrée. 2. Synchronisation par serrage de l'organe de friction, pour freiner l'arbre primaire. 3. Crabotage, du pignon correspondant au rapport souhaité, dès que le régime primaire est suffisamment bas. 4. Relâchement de la pression dans Yorgane de friction. 5. Embrayage, par fermeture progressive de Fembrayage d'entrée, associée à un pilotage approprié du couple moteur, de manière à obtenir un compromis satisfaisant entre la préservation de lembrayage et le confort d'utilisation. Ce mode de démarrage est applicable en particulier lorsque, après la phase de débrayage, le régime primaire est sensiblement plus élevé que la vitesse de synchronisme (c'est à dire lorsque le primaire doit être freiné). Lorsque le véhicule roule, et que la condition précédente n'est pas remplie (régime primaire inférieur à la vitesse de synchronisme), le changement de rapport peut s'effectuer de la manière suivante. 1. Augmentation du couple moteur pour relancer le primaire. 2. Débrayage, par ouverture de l'embrayage d'entrée, lorsque le régime primaire est sensiblement plus élevé que le régime de synchronisme. 3. Synchronisation, en serrant l'organe de friction, pour freiner 1" arbre primaire. 4. Crabotage du pignon fou, lorsque le régime primaire est suffisamment proche du régime de synchronisme. 5. Relâchement de l'organe de friction. 6. Fermeture progressive de Yembrayage d'entrée, tout en pilotant le couple moteur de manière à conserver un compromis satisfaisant entre la préservation de l'embrayage et le confort d'utilisation. Lorsque le véhicule roule suffisamment vite, l'engagement d'un rapport à partir du point mort peut toutefois être géré comme un passage montant, c'est à dire sans fermer l'embrayage d'entrée. Enfin, lorsque le véhicule roule en sens inverse du sens souhaité, il est nécessaire de commencer par immobiliser le véhicule avant d'engager le rapport souhaité. Cette immobilisation du véhicule peut bien sûr être obtenue en actionnant les freins du véhicule. Toutefois, la stratégie indiquée ci-dessous permet par exemple de passer la première sans freiner lorsque le véhicule recule. 1. Ouverture de l'embrayage d'entrée. 2. Serrage de l'organe de friction. 3. Patinage de l'embrayage d'entrée, de manière à s'opposer au mouvement de recul du véhicule 4. Crabotage en première lorsque le régime secondaire s'annule. 5. Desserrage de l'organe de friction. 6. Fermeture de l'embrayage d'entrée. En dernier lieu, il faut noter que le cas d'un passage en marche arrière, alors que le véhicule avance, peut être traité comme si le véhicule était pratiquement à Yarrêt, la synchronisation de Yarbre primaire devant dans ce cas être assurée par un synchroniseur, qui s'avère indispensable si on souhaite pouvoir effectuer un tel passage, sans immobiliser le véhicule avec ses freins. REVENDICATIONS [1] Procédé de contrôle des changements de vitesses sous couple d'une boîte de vitesses comportant un arbre d'entrée de mouvement (1) relié par plusieurs descentes d'engrenages à au moins un arbre de sortie de mouvement (2, 3), caractérisé en ce queles changements de rapport montants du rapport i au rapport i+l en tirage comportent les étapes suivantes : - application d'un léger effort de décrabotage sur le pignon fou du rapport initial i, - dérivation progressive du couple moteur vers le pignon fou d'un rapport n supérieur à i, par serrage d'un organe de friction (23) contrôlé en pression, - régulation de la pression de serrage de l'organe de friction, pour synchroniser l'arbre primaire et le moteur, tout en transmettant le couple souhaité, - décrabotage du premier pignon fou, - détection de l'approche du régime de synchronisme sur le rapport nouveau rapport i+l, - crabotage du pignon fou du nouveau rapport i+l, et - relâchement progressif de Forgane de friction (23). [2] Procédé de contrôle des changements de vitesses sous couple d'une boîte de vitesses comporta-nt un arbre d'entrée de mouvement (1) relié par plusieurs descentes d'engrenages à au moins un arbre de sortie de mouvement (2, 3), caractérisé en ce que les changements de rapport montantsl sans tirage comportent les étapes suivantes : - application d'un léger effort de décrabotage sur le pignon fou du rapport initial i, - augmentation progressive du couple moteur pour ramener ce couple à zéro, - décrabotage dudit premier pignon fou, - synchronisation de Farbre primaire et du moteur, par serrage d'un organe de friction (23), monté sur le pignon fou d'un rapport n supérieur à i, et contrôlé en pression, - détection de Fapproche du régime de synchronisme sur le nouveau rapport i+l, - crabotage du nouveau pignon fou, et - desserrage progressif de l'organe de friction (23). [3] Procédé de contrôle selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le décrabotage du premier pignon fou intervient sans ordre de commande spécifique, dès que le couple transmis est pratiquement nul. [4] Procédé de contrôle selon la revendication 1 2, ou 3, caractérisé en ce que le couple moteur et le serrage de l'organe de friction (23) sont pilotés de façon telle que le couple transmis aux roues lors de la synchronisation approche celui qui est transmis après le crabotage. [5] Procédé de contrôle selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que le serrage de Yorgane de friction (23) est piloté de façon à stabiliser le régime primaire au régime de synchronisme avant le crabotage. [6] Procédé de contrôle selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les changements de rapport descendants comportent les étapes suivantes : - application d'un léger effort de décrabotage sur le pignon fou du rapport initial i, - annulation du couple moteur - décrabotage du premier pignon, - asservissement du régime moteur au régime de synchronisme, - crabotage sur le nouveau rapport i-1, à lapproche du régime de synchronisme, - rétablissement du couple moteur à sa valeur de consigne. [7] Procédé de contrôle selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, si l'arbre secondaire est pratiquement à Farrêt, le passage du premier rapport de marche avant s'effectue de la façon suivante : - désaccouplement du moteur de l'arbre primaire de la boîte, par ouverture de l'embrayage d'entrée (24) de celle- ci, - serrage de l'organe de friction (23), - crabotage, - déserrage de lorgane de friction (23), et - serrage progressif de l'embrayage d'entrée, en pilotant conjointement le couple moteur, a-fin de démarrer le véhicule. [8] Procédé de contrôle selon Yune des revendications précédentes, caractérisé en ce que si le régime primaire est inférieur au régime de synchronisme, le passage du premier rapport de marche avant s'effectue de la façon suivante : - accélération du primaire, - ouverture de lembrayage d'entrée (24), - serrage de l'organe de friction, - crabotage, - serrage progressif de lembrayage d'entrée, et - pilotage approprié du couple moteur, afin de démarrer le véhicule. [9] Procédé de contrôle selon Fune des revendications précédentes, caractérisé en ce que si le véhicule roule en sens inverse du sens souhaité, le changement de rapport s'effectue de la façon suivante - ouverture de lembrayage d'entrée (24), - serrage de lorgane de friction (23), - patinage de lembrayage d'entrée (24) - crabotage lors de Fannulation du régime secondaire, - desserrage de l'organe de friction (23), - ouverture de lorgane de friction (23), - fermeture de Yembrayage d'entrée (24). [10] Procédé de contrôle selon l'une des revendications précédentes caractérisé en ce que les passages montants sur le rapport n dont le pignon fou est associé à l'organe de friction (23), s'effectuent de la façon suivante : - dérivation progressive du couple moteur sur le pignon fou du rapport n par serrage progressif de lorgane de friction (23), - décrabotage, et - serrage complet de l'organe de friction (23). [11] Procédé de contrôle selon la revendication 10, caractérisé en ce que le pignon fou du rapport n est craboté après le serrage de Forgane de friction (23).