Brevet FR2828920A1 — publié le 20030228

Procédé de commande d'une boîte de vitesses robotisée de véhicule automobile La présente invention concerne un procédé de commande d'une boîte de vitesses robotisée de véhicule automobile pour la sélection et le passage de rapports de la boîte de vitesses. D'une manière générale, pour procéder à cette commande, classiquement, on pilote un actionneur de commande de déplacement de fourchettes de la boîte pour le désengagement de pignons équipant des arbres de transmission primaire et secondaire de la boîte. Après avoir effectué ce désengagement, on synchronise les pignons fous associés aux arbres primaire et secondaire et qui correspondent à un rapport de vitesse sélectionné et l'on pilote l'actionneur pour le crabotage des pignons correspondant au rapport sélectionné. L'opération de synchronisation est une opération relativement délicate à mettre en oeuvre. En effet, au cours de cette phase, se pose le problème de la transmission de l'effort aux anneaux de synchronisation de la boîte de vitesses. Afin de ménager ces derniers et de s'assurer de leur longévité, il convient de maîtriser l'effort qui leur est appliqué. A cet effet, il a été proposé d'incorporer dans la chaîne mécanique de transmission de l'effort appliqué par l'actionneur un ressort de raideur prédéterminée associé à des capteurs de mesure de la déformation du ressort, laquelle dépend du niveau d'effort transmis. Une telle solution est relativement satisfaisante du point de vue mécanique dans la mesure où elle permet de contrôler le niveau d'effort transmis au cours de la synchronisation. Elle présente toutefois un inconvénient majeur, dans la mesure où elle nécessite d'intégrer à la chaîne mécanique de transmission de l'effort de synchronisation un ressort pré-calibré, ainsi qu'un ou plusieurs capteurs de position pour déterminer la compression du ressort. En outre, cette technique présente une précision insuffisante, dans la mesure où celle-ci dépend de la précision avec laquelle la raideur du ressort est connue. Le but de l'invention est de palier ces inconvénients et de fournir un procédé de commande d'une boîte de vitesses robotisée permettant de minimiser l'effort de synchronisation transmis aux anneaux de synchronisation à partir d'une estimation précise de cet effort. Ainsi, selon l'invention, il est proposé un procédé de commande d'une boîte de vitesses robotisée de véhicule automobile pour la sélection ou le passage de rapports de la boîte de vitesses, comprenant le pilotage d'un actionneur de commande du déplacement de fourchettes de la boîte pour le désengagement de pignons équipant des arbres de transmission primaire et secondaire de la boîte, la synchronisation de pignons fous associés auxdits arbres primaire et secondaire et correspondant à un rapport de vitesse sélectionné, et le pilotage de l'actionneur pour le crabotage des pignons correspondant au rapport sélectionné. Selon un aspect de ce procédé, au cours de la synchronisation des pignons fous, l'on procède à une estimation de l'effort fourni par l'actionneur en fonction d'un courant électrique d'alimentation- de ce dernier, l'actionneur étant piloté de manière à minimiser cet effort. Selon une caractéristique de ce procédé, au cours de l'estimation de l'effort fourni par l'actionneur, on procède à une mesure de l'intensité du courant d'alimentation de ce dernier, ledit effort étant déterminé à partir d'une fonction linéaire de variation de l'effort fourni par l'actionneur en fonction de l'intensité du courant électrique d'alimentation. Selon une autre caractéristique de ce procédé, l'estimation de l'effort fourni par l'actionneur est effectuée à partir de phases d'étalonnage et de détermination du coefficient de linéarité de ladite fonction, au cours desquelles on effectue au moins une mesure d'une caractéristique de fonctionnement de la boîte de vitesse qui correspond à un paramètre du coefficient de linéarité de la fonction linéaire de variation de l'effort appliqué par l'actionneur en fonction de l'intensité du courant électrique d'alimentation de ce dernier. De préférence, au cours des phases d'étalonnage, on cale la chaîne mécanique de l'actionneur contre une butée et l'on mesure le déplacement axial d'un baladeur de la boîte de vitesse de manière à déterminer le coefficient de linéarité de ladite fonction. Par exemple, le calage de la chaîne mécanique est réalisé par appui de ladite chaîne contre un pignon de la boîte de vitesses préalablement craboté. Selon encore une autre caractéristique de ce procédé de commande, au cours des phases d'étalonnage, on procède à une détermination de la température de fonctionnement du moteur de manière à adapter le coefficient de linéarité de ladite fonction. Par exemple, la détermination de la température de fonctionnement du moteur est effectuée au moyen d'un capteur de température. En variante, on procède à cette détermination de la température de fonctionnement du moteur à partir d'un modèle mathématique thermique du moteur. Selon un mode de réalisation particulier de ce procédé, les phases d'étalonnage sont effectuées successivement en fonction- de la sollicitation de la boîte de vitesses. En variante, ou de façon cumulative, ces phases d'étalonnage peuvent être programmées en fonction de la fréquence de changements de rapport de vitesses. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront de la description suivante, donnée uniquement à titre d'exemple non limitatif et faite en référence aux figures annexées, dans lesquelles : - la figure 1 est un organigramme montrant les principales phases d'un procédé de commande de boîte de vitesses conforme à l'invention ; et - la figure 2 est un organigramme montrant un mode de mise en oeuvre particulier de l'étape de synchronisation. Dans ce qui suit, on va décrire de manière détaillée un procédé de commande d'une boîte de vitesses robotisée de véhicule automobile permettant la sélection ou le passage des rapports de la boîte de vitesses. Comme cela est connu en soi, le passage d'un rapport de vitesse s'effectue par crabotage d'un baladeur sur des pignons qui correspondent à un rapport de vitesse sélectionné et qui sont liés à des arbres de transmission primaire et secondaire, sous l'action d'une fourchette dont le déplacement est piloté par un actionneur. De manière conventionnelle, la chaîne mécanique qui intègre les actionneurs utilisés pour la sélection et/ou le passage des rapports, comporte un moteur électrique, un système de transformation du mouvement de rotation de l'arbre de sortie du moteur en un mouvement de translation qui est communiqué, par l'intermédiaire d'un dispositif de transmission de mouvement, à un élément de sortie de l'actionneur, tel qu'un bras de levier ou un système à bielle, pour commander la boîte de vitesses. Le cas échéant, le dispositif de transmission de mouvement incorpore des moyens de démultiplication. Ainsi, en se référant à la figure 1 annexée, le passage d'un rapport de vitesse comporte une première étape 10 d'alimentation du moteur de l'actionneur en énergie électrique, selon un courant d'alimentation I prédéterminé. Cette phase d'alimentation provoque, lors de l'étape 12 suivante, le désengagement de pignons équipant les arbres de transmission primaire et secondaire de la boîte, préalablement crabotés, ainsi que, lors de l'étape 14 suivante, la synchronisation de pignons fous qui sont associés à ces arbres primaire et secondaire et qui correspondent à un rapport de vitesses sélectionné. Comme cela est connu de l'homme du métier, on pilote alors l'actionneur pour le crabotage des pignons correspondant au rapport sélectionné (étape 16). Dans le but de maîtriser l'effort transmis par l'actionneur au dispositif de synchronisation de la boîte, et en particulier aux anneaux de synchronisation, il convient de disposer d'une estimation de cet effort. Cet effort F peut être calculé au moyen de la formule suivante : F=K, xixpxil dans laquelle : - Kc désigne la constante de couple du moteur électrique de l'actionneur ; - 1 désigne le courant d'alimentation du moteur ; - p désigne le facteur de démultiplication ; et - T) désigne le rendement du moteur et de la chaîne mécanique de l'actionneur. Ainsi, selon un aspect du procédé de commande selon l'invention, on procède, au cours de la phase 14 de synchronisation, à une mesure du courant 1 d'alimentation du moteur électrique. On est alors à même de disposer d'une estimation relativement précise et directe de l'effort F appliqué par l'actionneur aux anneaux de synchronisation, et ce pour des valeurs spécifiques de la constante Kc de couple du moteur électrique, du facteur p de démultiplication, et du rendement 11 du moteur et de la chaîne mécanique de l'actionneur. On peut ainsi, par exemple en régulant le niveau 1 d'intensité du courant d'alimentation fourni au moteur électrique de l'actionneur, limiter l'effort appliqué, de manière à le maintenir à un niveau inférieur à une valeur maximale admissible prédéterminée. On notera que, parmi les paramètres de la fonction reliant l'effort transmis par l'actionneur et le courant d'alimentation du moteur électrique, la constante Kc de couple du moteur électrique, le facteur de démultiplication p et le rendement 11 du moteur et de la chaîne mécanique sont des constantes fixes. Cette fonction est donc une fonction mathématique linéaire. Dès lors, dès que le coefficient de linéarité de cette fonction, constitué par le produit Kc x p x 11, est connu, l'effort transmis peut directement être estimé à partir d'une valeur mesurée du courant d'alimentation. Comme cela sera décrit par la suite, ce coefficient de linéarité est déterminé au cours de phases d'étalonnage effectuées successivement lors du fonctionnement de la boîte par exemple en fonction de sa sollicitation, afin de tenir compte, notamment des dérives engendrées par des variations de température. En effet, et comme on le conçoit, la précision de l'estimation de l'effort F dépend, notamment, de la précision selon laquelle le courant d'alimentation 1 est mesuré et de la température de fonctionnement du moteur. Il a à cet égard été constaté qu'une variation de température de l'ordre de 100 C entraîne une variation de l'ordre de 20 % de la constante Kc de couple du moteur électrique et donc du coefficient de linéarité de la fonction. Par conséquent, selon un autre aspect du procédé de commande selon l'invention, au cours de la phase 14 de synchronisation, on procède à des mesures de la température de fonctionnement du moteur de manière à calculer, à nouveau, le coefficient de linéarité, dès qu'il a été détecté une variation de température telle que la variation consécutive de ce coefficient entraînerait une estimation de l'effort transmis avec un niveau de précision inadmissible. La mesure de la température de fonctionnement peut être obtenue au moyen de capteurs de température appropriés disposés au voisinage du moteur. On conçoit toutefois que la variation de température de fonctionnement du moteur peut également être calculée à partir d'un modèle mathématique thermique du moteur apte à calculer directement la constante Kc de couple du moteur, le facteur de multiplication p et le rendement 11 tenant compte de l'évolution de la température dans le moteur, par exemple à partir d'une valeur de mesure de son courant d'alimentation 1, afin de disposer, à chaque instant d'étalonnage d'une valeur précise du coefficient de linéarité de la fonction (1) ci-dessus mentionnée. On va maintenant décrire, en référence à la figure 2, un autre mode de mise en oeuvre de l'étape de synchronisation et, en particulier, un mode particulier de mise en oeuvre de la procédure utilisée pour l'estimation de l'effort F transmis par l'actionneur. Cette procédure est basée sur la constatation selon laquelle l'effort transmis par l'actionneur varie linéairement en fonction de la compression de la chaîne mécanique dans laquelle est intégré l'actionneur. Ainsi, en considérant la variation Ax de la position axiale d'un baladeur de la boîte de vitesses, engendrée sous l'effet de la compression de la chaîne mécanique, l'effort F transmis par l'actionneur satisfait à la relation suivante : F=KxAx (2) dans laquelle K est un coefficient de raideur de la chaîne mécanique. Comme dans l'exemple de mise en oeuvre envisagé en référence à la figure l, selon cette procédure, l'effort transmis par l'actionneur est estimé à partir d'une mesure du courant I d'alimentation du moteur et en utilisant la valeur d'un coefficient de linéarité de la fonction liant l'effort F et le courant d'alimentation 1 obtenue lors de phases d'étalonnage préalables. Comme on le voit sur la figure 2, cette phase d'étalonnage débute par une première étape 18 au cours de laquelle on cale la chaîne mécanique de l'actionneur contre une butée, constituée par exemple par les pignons fous précédemment mentionnés. Lors de l'étape 20 suivante, on repère la position du baladeur de la boîte de vitesses, en prise ou, en variante, la position de tout autre élément constitutif de la boîte de vitesses lié au baladeur. On alimente alors, lors de l'étape 22 suivante, le moteur en énergie électrique, en effectuant une régulation de courant, de manière à obtenir une valeur de courant stabilisée. On relève la position du baladeur engendrée par la compression consécutive de la chaîne mécanique à laquelle appartient l'actionneur (étape 24). On obtient alors directement le coefficient (X de linéarité de la fonction liant l'effort transmis par l'actionneur et le courant d'alimentation du moteur, à partir de la relation suivante : Comme on le conçoit, la précision de l'étalonnage ainsi effectuée dépend de la précision de la mesure des positions du baladeur et du courant d'alimentation, ainsi que de la tolérance sur la raideur k de la chaîne mécanique. Comme dans l'exemple de mise en oeuvre décrit en référence à la figure 1, il est également possible, au cours de cette phase d'étalonnage, d'utiliser des informations de température obtenues par des capteurs de température appropriés ou à partir d'un modèle thermique du moteur de l'actionneur, de manière à tenir compte de l'évolution de la température dans le moteur. Comme on le conçoit, l'invention qui vient d'être décrite, selon laquelle on procède à une estimation de l'effort transmis par l'actionneur à partir d'une mesure du courant d'alimentation du moteur électrique de ce dernier permet de réaliser cette estimation avec une précision relativement grande. En outre, selon un aspect de cette invention, le coefficient de linéarité peut être obtenu aisément et précisément à partir d'une mesure de la compression de la chaîne mécanique de l'actionneur et d'une connaissance préalable de cette dernière, laquelle correspond généralement à la raideur des fourchettes. On notera que, de préférence, les phases d'étalonnage préalables, permettant d'obtenir la valeur du coefficient de linéarité de la fonction reliant l'effort transmis et le courant d'alimentation sont réalisées successivement, par exemple en fonction de la variation de température de fonctionnement du moteur de l'actionneur, en fonction de la fréquence des changements de rapports ou, de manière générale, en fonction de la sollicitation de la boîte de vitesse. On notera enfin que l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits. En effet, alors que dans l'exemple de réalisation décrit en référence à la figure 2, selon lequel la chaîne mécanique est mise en butée contre un pignon préalablement craboté, il est également possible, en variante, d'utiliser tout type de butée disponible dans la chaîne mécanique. REVENDICATIONS 1. Procédé de commande d'une boîte de vitesse robotisée de véhicule automobile pour la sélection ou le passage de rapports de la boîte de vitesse, comprenant le pilotage d'un actionneur de commande du déplacement de fourchettes de la boîte pour le désengagement de pignons équipant des arbres de transmission primaire et secondaire de la boîte, la synchronisation de pignons fous associés auxdits arbres primaire et secondaire et correspondant à un rapport de vitesse sélectionné, et le pilotage de l'actionneur pour le crabotage des pignons correspondant au rapport sélectionné, caractérisé en ce qu'au cours de la synchronisation des pignons fous, l'on procède à une estimation de l'effort fourni par l'actionneur en fonction d'un courant électrique d'alimentation de ce dernier, l'actionneur étant piloté de manière à minimiser cet effort. 2. Procédé de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'au cours de l'estimation de l'effort fourni par l'actionneur, on procède à une mesure de l'intensité du courant d'alimentation de ce dernier, ledit effort étant déterminé à partir d'une fonction linéaire de variation de l'effort fourni par l'actionneur en fonction de l'intensité du courant électrique d'alimentation. 3. Procédé de commande selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'estimation de l'effort fourni par l'actionneur est effectuée à partir de phases d'étalonnage et de détermination du coefficient de linéarité de ladite fonction, au cours desquelles on effectue au moins une mesure d'une caractéristique de fonctionnement de la boîte de vitesse qui correspond à un paramètre du coefficient de linéarité de la fonction linéaire de variation de l'effort appliqué par l'actionneur en fonction de l'intensité du courant électrique d'alimentation de ce dernier. 4. Procédé de commande selon la revendication 3, caractérisé en ce qu'au cours des phases d'étalonnage, on cale la chaîne mécanique de l'actionneur contre une butée et l'on mesure le déplacement axial d'un baladeur de la boîte de vitesse de manière à déterminer le coefficient de linéarité de ladite fonction. 5. Procédé de commande selon la revendication 4, caractérisé en ce que le calage de la chaîne mécanique est réalisé par appui de ladite chaîne contre un pignon de la boîte de vitesse préalablement craboté. 6. Procédé de commande selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, caractérisé en ce qu'au cours des phases d'étalonnage, on procède à une détermination de la température de fonctionnement du moteur de manière à adapter le coefficient de linéarité de ladite fonction. 7. Procédé de commande selon la revendication 6, caractérisé en ce que la détermination de la température de fonctionnement du moteur est effectuée au moyen d'un capteur de température. 8. Procédé de commande selon la revendication 6, caractérisé en ce que la détermination de la température de fonctionnement du moteur est effectuée à partir d'un modèle mathématique thermique du moteur. 9. Procédé de commande selon l'une quelconque des revendications 2 à 8, caractérisé en ce que les phases d'étalonnage sont effectuées successivement en fonction de la sollicitation de la boîte de vitesse. 10. Procédé de commande selon la revendication 9, caractérisé en ce que les phases d'étalonnage sont programmées en fonction de la variation de la température de fonctionnement du moteur de l'actionneur. 11. Procédé de commande selon la revendication 9, caractérisé en ce que les phases d'étalonnage sont programmées en fonction de la fréquence de changements de rapport de vitesse.