Brevet FR2793857A1 — publié le 20001124

PROCEDE ET DISPOSITIF DE PILOTAGE D'UN EMBRAYAGE DE BOITE DE VITESSES MANUELLE ROBOTISEE La présente invention se rapporte à la commande des changements de rapports montants avec une boîte de vitesses manuelle robotisée. Plus précisément, elle concerne le pilotage d'un embrayage de boîte de vitesses manuelle robotisée, lors d'un passage montant n/n+1, avec coupure de l'alimentation du moteur entre la fermeture de l'embrayage sur le rapport n et l'obtention du régime moteur com de synchronisme sur le rapport n+l. Cette invention peut notamment être mise en #uvre dans les boîtes de vitesses robotisées commandées au moyen d'un système de commande électrohydraulique à microprocesseur. Les boîtes de vitesses manuelles r-obotisées souffrent actuellement d'un handicap de principe par rapport aux boîtes de vitesses automatiques traditionnelles, en raison essentiellement de l'interruption du couple relativement longue qu'elles imposent, par leur principe même de fonctionnement, lors . des passages montants. Cette interruption de couple est d'autant plus mal ressentie qu'elle survient de manière inopinée pour le conducteur, qu'elle est plus longue, et que la reprise du couple de traction en fin de passage est peu maîtrisée. Les systèmes de synchronisation modernes sont suffisamment efficaces pour réaliser l'égalisation des vitesses arbre primaire/pignon fou dans des temps très courts, de l'ordre de un à deux dixièmes de seconde : en revanche, le moteur, livré à lui-même pendant toute la phase où l'embrayage est ouvert, ne décélère spontanément que sous l'effet de divers frottements internes, et peut, de ce fait, mettre plus d'une seconde à rallier la vitesse de synchronisation en fin de passage, notamment lors d'un passage à haut régime. On voit donc la forte hétérogénéité entre la durée de passage nécessaire à la boîte, et celle nécessaire au moteur, pour rallier le régime de synchronisme, la durée de passage étant par conséquent conditionnée essentiellement par le comportement du moteur sur lequel on n'a pas d'élément de contrôle direct dans les réalisations classiques de boîtes de vitesses manuelles robotisées. De plus, toute tentative_ --de développer des systèmes de synchronisation très performants est sans objet, puisque la synchronisation se fait en un temps très largement masqué par rapport au moteur. Une manière simple de raccourcir la durée du passage est de réembrayer après ie synchronisme de la boîte, mais sensiblement avant le synchronisme du moteur. Cela a pour effet de transformer l'énergie cinétique de rotation du moteur en couple aux roues, et de rétablir par conséquent assez rapidement un couple de traction. Mais les embrayages monodisques à sec utilisés jusqu'ici dans les boîtes de vitesses manuelles robotisées sont peu aptes au contrôle en couple ; par ailleurs, les utiliser de manière intensive à chaque changement de rapport montant pour décélérer rapidement l'inertie tournante du moteur, serait extrêmement préjudiciable à leur longévité. Pour palier à ces difficultés, l'invention propose de piloter la décélération du moteur en transférant aux roues une partie de son énergie cinétique sous forme d'un couple de traction modulée en fonction des exigences de confort. A cet effet, l'embrayage est refermé progressivement dès que le régime primaire cop de la boîte atteint la vitesse de synchronisme sur le rapport n+1. De préférence, l'embrayage utilisé est un embrayage multidisques humides travaillant dans l'huile. La décélération du moteur peut ainsi être pilotée jusqu'à la fin du passage. La valeur du couple transmis par l'embrayage au cours de sa fermeture peut avantageusement être contrôlée de façon telle que l'accélération F./n+l pendant la phase inertielle du passage, s'approche le plus possible de l'accélération F.+i sur le rapport n+l. Selon une autre caractéristique de l'invention, le couple d'inertie délivré par le moteur peut être ajusté à la valeur du couple moteur C. immédiatement après le passage. L'invention concerne aussi un dispositif de pilotage permettant notamment la mise en oeuvre de ces mesures. Ce dispositif comporte un calculateur exploitant des signaux relatifs au régime moteur ù), au régime primaire wp de la boîte et à un paramètre ccp représentatif de la charge du moteur pour commander la décélération du moteur par une fermeture progressive l'embrayage, dès que l'arbre primaire de la boîte atteint sa propre vitesse de synchronisme cop. 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 se référant aux dessins annexés, sur lesquels - la figure 1 montre l'évolution du régime moteur co#., de la vitesse du primaire de boîte cop, de l'accélération du véhicule Fn sur le rapport n et de l'accélération du véhicule 17.+1 sur le rapport n+l, lors d'un changement de rapport montant, tel que réalisé sur une boîte de vitesses conventionnelle, - la figure 2 montre l'évolution des mêmes paramètres, mais lors d'un passage montant réalisé conformément à l'invention, et - la figure 3 représente de manière schématique le principe de fonctionnement de l'embrayage multidisques humides utilisé. Sur la figure 1, on voit que, juste avant le passage n/n+1, la vitesse moteur con, et la vitesse primaire de boîte sont identiques, tandis que l'accélération du véhicule vaut rn, valeur dépendant du couple moteur Cm disponible au régime com, du rapport de boîte Rn et du niveau des divers forces et couples s'opposant à l'avancement du véhicule. Au moment du passage, l'embrayage est ouvert, et l'alimentation du moteur est coupée - selon des modalités propres à sa nature, Diesel ou allumage commandé --- : l'accélération du véhicule tombe à une valeur négative fonction des divers forces et couples s'opposant à l'avancement du véhicule, la vitesse primaire cop chute rapidement, en raison de l'action du système de synchronisation, jusqu'à la vitesse de synchronisme du rapport n+l, tandis que la vitesse moteur con, décroît beaucoup plus lentement, sous l'effet des seuls couples résistants propres au moteur, également jusqu'à la vitesse de synchronisme du rapport supérieur n+l. A ce moment, l'embrayage est refermé et l'accélération du véhicule s'établit à la valeur rn+l qui dépend du couple moteur Cm disponible au régime co. x Rn+i/Rn, du rapport n+1 et du niveau des divers forces et couples qui s'opposent à l'avancement du véhicule, l'alimentation du moteur ayant été simultanément rétablie, Sur la figure 2, les conditions initiales de passage n/n+l sont identiques à celles de la figure 1. Au moment du passage, l'embrayage est ouvert, et l'alimentation du moteur est coupée - selon les modalités propres à sa nature, Diesel ou allumage commandé -: l'accélération du véhicule tombe à la même valeur négative que précédemment, tandis que la vitesse primaire chute à un rythme que l'on a intérêt à rendre le plus rapide possible en choisissant un système de synchronisation le plus efficace possible, jusqu'à la vitesse de synchronisme du rapport supérieur n+1 ; simultanément, la vitesse moteur décroît beaucoup plus lentement sous l'effet des seuls couples résistants propres-au-m-oteur. A l'instant où la vitesse primaire ù)p atteint la valeur du synchronisme (point A), l'embrayage est refermé avec progressivité, pour éviter d'exciter le mode propre d'à-coup de la chaîne cinématique, et la valeur du couple transmis par l'embrayage est régulée de la manière décrite ci-après. Dès l'atteinte par le primaire de boîte, de la vitesse de synchronisme du rapport n+I, la boîte est mécaniquement placée sur ce rapport, elle est donc à même de transmettre, sur ce rapport, du couple, qu'elle qu'en soit l'origine : elle peut en particulier transmettre le couple d'inertie résultant du freinage du moteur engendré par le serrage de l'embrayage. Pour assurer des conditions optimales de confort lors du changement de rapport, il convient que l'accélération du véhicule rw.+l pendant la phase inertielle du passage soit la plus proche possible de , et se raccorde avec le minimum d'écart avec l'accélérationrn+i du véhicule sur le rapport n+l. Cette condition est réalisée si, pendant la phase inertielle du passage correspondant à la trajectoire AB de la vitesse moteur, co., le couple d'inertie délivré par le moteur (où I. représente les inerties tournantes liées au moteur), est ajusté à la valeur Cn, du couple moteur, immédiatement après le passage, soit : - (I..dco./dt)AB Cm-+' (1) En mesurant en continu la vitesse moteur co. et la vitesse du primaire de boîte (op, on sait identifier la valeur de la vitesse moteur en début de passage (point C), soit ü)'; la vitesse de synchronisme est alors connue par calcul, de par la relation simple comf copf fflm,,.R,+,/Rn Lorsque cop atteint la valeur wpf, l'embrayage est refermé progressivement, puis la valeur de sa pression de commande est modulée, de manière à ce que la relation (1) soit vérifiée ; pour cela, il suffit de calculer en continu do)./dt, et de moduler la pression de commande de l'embrayage de façon à ce que : dco,n/dt C.n+1/1. (2) In, est connu par construction et fixe, C.n+l est calculable, de manière non limitative par exemple par cartographie, dès lors que le point C est connu par identification de l'instant de début de passage, et que la demande en couple formulée par le conducteur est connue en mesurant en continu l'enfoncement ctp de la pédale d'accéléraieur. Les techniques classiques de l'automatisme sont adéquates pour réaliser l'asservissement de dcom/dt à sa valeur de consigne définie par la relation (2). Enfin, l'alimentation du moteur est rétablie immédiatement avant l'atteinte du point B. Pour être en mesure de réaliser la séquence du pilotage décrite ci-dessus, qui exige un contrôle précis du couple transmis par l'embrayage afin d'asservir la dérivée de la vitesse moteur à une consigne calculée, il est préférable de substituer à l'embrayage monodisque à sec utilisé traditionnellement avec une boîte de vitesses robotisée, un embrayage multidisques humides travaillant dans l'huile, qui présente de bien meilleures aptitudes à un pilotage en couple précis par modulation de sa pression de commande. Afin de ne pas obérer le rendement global de la transmission par la dépense énergétique d'une pompe hydraulique débitant en permanence, il faut prévoir un embrayage du type fermé au repos, qui ne consomme de l'énergie de manoeuvre qu'à l'ouverture, la fermeture, et le maintien ouvert : dans ce cas, une électropompe de faible cylindrée, associée à un accumulateur hydraulique et une vanne de régulation de pression pilotée par le calculateur, sont à même de réaliser un pilotage de l'embrayage économe en énergie. La figure 3 explicite le schéma d'un tel embrayage avec sa commande. Le calculateur reçoit naturellement les mesures de com, ccp, etc.... de toutes les grandeurs mentionnées supra. On se rend compte à l'examen des figures 1 et 2, que, si le passage montant n/n+l est réalisé selon les modalités de l'invention, le temps de passage Tp est considérablement diminué, et que la durée d'interruption du couple Ti l'est plus considérablement encore, au grand bénéfice de la manoeuvrabilité et du confort du véhicule. REVENDICATIONS [1] Procédé de pilotage d'un embrayage de boîte de vitesses manuelle robotisée, lors d'un passage montant n/n+l, avec coupure de l'alimentation du moteur entre la fermeture de l'embrayage sur le rapport n et l'obtention du régime moteur co. de synchronisme sur le rapport n+l, caractérisé en ce que l'embrayage (1) est refermé progressivement dès que le régime primaire cop de la boîte atteint la vitesse de synchronisme sur le rapport n+l, de façon à piloter la décélération du moteur en transférant aux roues une partie de son énergie sous forme de couple de traction pendant la fin du passage. [2] Procédé de pilotage selon la revendication 1, caractérisé en ce que la valeur du couple transmis par l'embrayage (1) au cours de sa fermeture est contrôlée de façon à de que l'accélération r./n,l pendant la phase inertielle du passage s'approche le plus possible de l'accélération rn,i sur le rapport n+l. [3] Procédé de pilotage selon la revendication 2, caractérisé en ce que la pression de commande de fermeture est contrôlée de façon à ajuster le couple d'inertie délivré par le moteur à la valeur du couple moteur C. immédiatement après le passage. [4] Dispositif de pilotage d'un embrayage de boîte manuelle robotisée lors des passages montants n/n+l, caractérisé en ce qu'il comporte un calculateur (2) exploitant des signaux relatifs au régime moteur (co.), au régime primaire (cop) de la boîte et à un paramètre xp) représentatif de la charge du moteur pour commander la décélération du moteur par une fermeture progressive de l'embrayage (1) dès que l'arbre primaire de la boîte atteint sa propre vitesse de synchronisme (cop). [5] Dispositif de pilotage selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'embrayage (1) est un embrayage multidisques humides travaillant dans l'huile. [61 Dispositif de pilotage selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que l'embrayage (1) est fermé au repos. [7] Dispositif de pilotage selon la revendication 4, 5 ou 6, caractérisé en ce qu'il comporte-un-e électropompe de faible cylindrée (3) associée à -un accumulateur hydraulique (4) et à une vanne de régulation de pression (6), pilotée par le calculateur (2). [8] Dispositif de pilotage selon l'une des revendications 4 à 7, caractérisé en ce que le calculateur (2) contrôle la décélération du moteur jusqu'à sa vitesse de synchronisme (û).) sur le rapport n+l. [9] Dispositif de pilotage selon Vune des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que le calculateur (2) asservit la dérivée du régime moteur (dco./dt) à une consigne calculée. [10] Dispositif de pilotage selon la revendication 9, caractérisé en ce que la consigne imposée par le calculateur (2) correspond au rapport du couple moteur (cm n+l) immédiatement après le passage, sur son coefficient d'inertie tournante (I.).