Brevet FR2826082A1 — publié le 20021220

La présente invention concerne un procédé et un dispositif de commande d'embrayage dans une boîte de vitesses robotisée pour véhicule automobile. Dans une boîte de vitesses robotisée d'un type connu, les pignons moteurs des rapports de transmission sont portés par deux arbres primaires, par exemple coaxiaux, qui sont reliés chacun par un embrayage à l'arbre moteur. Les pignons récepteurs des rapports de transmission sont libres en rotation sur un arbre de sortie et sont constamment en prise avec les pignons moteurs. Des moyens de synchronisation et de crabotage sont associés aux pignons récepteurs pour les solidariser sélectivement avec l'arbre de sortie. Pour engager un rapport de transmission, il faut fermer l'embrayage de l'arbre primaire qui porte le pignon moteur de ce rapport et laisser ouvert l'embrayage de l'autre arbre primaire. Pour changer de rapport de transmission, il faut commencer par ouvrir l'embrayage de l'arbre primaire portant le pignon moteur du rapport de transmission engagé, puis solidariser avec l'arbre de sortie, par synchronisation et crabotage, le pignon récepteur du rapport à engager et enfin fermer l'embrayage de l'arbre primaire portant le pignon moteur du rapport à engager. L'ouverture du premier embrayage et la fermeture du second sont réalisées de façon croisée, pour simultanément et progressivement diminuer le couple transmis par le premier embrayage et augmenter celui transmis par le second. Les embrayages de ces deux arbres sont commandés par des actionneurs qui reçoivent des signaux de commande d'un calculateur, ces signaux de commande étant élaborés aux moyens de lois prédéfinies à partir des mesures en temps réel des valeurs de certains paramètres de fonctionnement, tels qu'une vitesse de rotation, le couple transmis, la position d'un organe de commande (pédale d'accélérateur ou analogue), etc. Dans la technique actuelle, on utilise la vitesse de rotation du moteur et la position d'un organe de commande du couple moteur pour commander la fermeture de l'embrayage par l'actionneur en fonction du couple transmis. Toutefois, ce mode de commande de fermeture présente des inconvénients, car un embrayage est un système non linéaire de transfert de couple, dont la fonction de transfert varie dans le temps (la relation entre la position de l'actionneur et le couple transmis varie dans le temps et le couple dépend de plus de l'état thermique de l'embrayage et de son histoire). L'invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients. Elle propose à cet effet un procédé de commande d'un embrayage dans une boîte de vitesses robotisée pour véhicule automobile, cet embrayage reliant l'arbre moteur à un arbre de boîte portant des pignons de rapports de transmission et étant commandé par un actionneur, caractérisé en ce qu'il consiste : - à comparer un signal de consigne de comportement du véhicule à un signal de comportement réel du véhicule et à faire la différence de ces signaux, - à élaborer à partir de cette différence un signal de consigne de position de l'actionneur, - à faire la différence entre ce signal de consigne de position et un signal de position réelle de l'actionneur, - à élaborer un signal de commande d'actionneur à partir de la différence des signaux de position d'actionneur et à l'appliquer à l'actionneur pour commander l'embrayage, - à mesurer la vitesse de rotation du moteur et la vitesse du véhicule et à élaborer à partir de ces vitesses le signal précité de comportement réel du véhicule. De façon générale, ce procédé permet de conserver un comportement stable du véhicule pendant le changement du rapport de transmission et d'éliminer systématiquement les seuils et discontinuités de fonctionnement. En outre, la commande de l'embrayage n'est plus dépendante du couple transmis, ce qui évite les inconvénients précités de la technique antérieure. Selon une autre caractéristique de l'invention, la commande précitée de l'embrayage est une commande de fermeture. Selon une autre caractéristique de l'invention, on élabore le signal de comportement réel du véhicule à partir de la vitesse ou de l'accélération de la rotation de l'arbre moteur et de la vitesse ou de l'accélération du véhicule. Dans le cas d'une boîte de vitesses robotisée comprenant deux arbres primaires qui portent des pignons de rapports de transmission et qui sont reliés chacun à l'arbre moteur par un embrayage, le procédé selon l'invention est caractérisé en ce que, pour un changement de rapport de transmission, il consiste à ouvrir un premier des embrayages précités et à fermer le second embrayage avec un croisement de l'ouverture et de la fermeture des embrayages, l'ouverture du premier embrayage étant commandée par une loi prédéterminée tandis que la fermeture du second embrayage est commandée en fonction du comportement du véhicule par le procédé défini plus haut. L'ouverture du premier embrayage peut être réalisée de façon rapide avec une loi prédéfinie tandis que la fermeture du second embrayage peut être réalisée en un temps plus long et en fonction du comportement du véhicule, c'est-à-dire en maintenant une stabilité de comportement du véhicule. Avantageusement, la loi précitée d'ouverture de l'embrayage peut varier en fonction de plusieurs cas prédéterminés de situation du véhicule. L'invention propose également un dispositif de commande d'embrayage dans un boîte de vitesses robotisée pour véhicule automobile, cette commande étant réalisée par exécution du procédé défini cidessus, le dispositif comprenant un actionneur de commande de l'embrayage, piloté par un circuit de commande dont les entrées sont reliées à des moyens de mesure des valeurs de paramètres de fonctionnement du véhicule et à des moyens de détermination de la position d'un organe de commande du véhicule, ce dispositif étant caractérisé en ce que le circuit de commande comprend des moyens d'élaboration d'un signal de consigne de comportement du véhicule, des moyens de détermination d'un signal de comportement réel du véhicule, des moyens de comparaison des deux signaux et d'application de leur différence à un circuit d'élaboration d'un signal de commande de position de l'actionneur, des moyens de détermination de la position réelle de l'actionneur, de comparaison au signal de commande de position et d'application de leur différence à un circuit correcteur de position, des moyens de mesure de la vitesse de rotation du moteur et de la vitesse du véhicule et des moyens d'application de signaux représentant les vitesses détectées aux moyens précités de détermination de signal de comportement réel du véhicule. Avantageusement, pour une boîte de vitesses robotisée comprenant deux arbres primaires qui portent les pignons moteurs des rapports de transmission et qui sont reliés chacun à l'arbre moteur par un embrayage, le dispositif comprend également des moyens de commande d'ouverture de l'un desdits embrayages et le circuit précité de commande d'embrayage est destiné à commander la fermeture de l'autre des embrayages. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit, faite à titre d'exemple en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique partielle d'une partie d'un véhicule automobile comprenant une boîte de vitesses robotisée ; - la figure 2 représente, sous forme de schémasblocs, une première forme de réalisation du dispositif selon l'invention ; et - la figure 3 représente, sous forme de schémasblocs, une deuxième forme de réalisation de ce dispositif. Dans la représentation schématique de la figure 1, la référence 10 désigne l'arbre de sortie d'un moteur thermique M, en particulier d'un moteur à combustion interne, qui est relié à un arbre mené 12 qui est l'arbre de sortie d'une transmission et qui est destiné à entraîner en rotation les roues motrices 14 d'un véhicule automobile par l'intermédiaire d'un différentiel 16. Le dispositif de transmission comprend une boîte de vitesses robotisée dont deux arbres d'entrée 18, 20 sont par exemple coaxiaux, l'arbre 20 s'étendant à l'intérieur de l'arbre 18, et sont reliés à l'arbre 10 de sortie du moteur par des embrayages El, E2 respectivement. Chaque arbre primaire 18,20 de la boîte de vitesses porte des pignons moteurs 22,24 respectivement, qui sont chacun en prise constante avec un pignon récepteur 26 monté libre en rotation sur l'arbre mené 12, les paires de pignons en prise 22,26 et 24,26 définissant des rapports de transmission qui sont numérotés de 1 à 6 en figure 1 et qui sont progressivement croissants, les pignons moteurs des différents rapports de transmission étant montés en alternance sur le premier arbre 18 et sur le second arbre 20. Ainsi, dans l'exemple de la figure 1, les pignons moteurs des premier, troisième et cinquième rapports sont sur l'arbre 18 et les pignons moteurs des deuxième, quatrième et sixième rapports sont sur l'arbre 20. Des moyens connus 28 de synchronisation et de crabotage sont associés aux pignons récepteurs 26 pour les solidariser sélectivement en rotation avec l'arbre de sortie 12 et sont commandés par des moyens de commande 30 comprenant des moyens de traitement de l'information, qui reçoivent des signaux représentant les valeurs d'un certain nombre de paramètres de fonctionnement du véhicule et qui génèrent des signaux de commande d'actionneurs Al, A2 dont chacun est associé à un embrayage El, E2 respectivement, pour ouvrir et fermer cet embrayage. Un mode de réalisation des moyens 32 de commande de fermeture d'embrayage est représenté schématiquement en figure 2. Ces moyens 32 comprennent des premiers moyens 34 pour élaborer un signal de consigne de comportement du véhicule, et des moyens 36 de détermination du comportement réel du véhicule, les signaux de sortie des moyens 34,36 étant comparés entre eux par des moyens 38 qui appliquent la différence de ces signaux à des moyens correcteurs 40 qui génèrent un signal de consigne de position destiné à être appliqué à l'actionneur de l'embrayage considéré, par exemple à l'actionneur Al de l'embrayage El. Des moyens sont prévus pour détecter la position réelle de l'actionneur et générer un signal correspondant 42 qui est comparé par des moyens 44 au signal de consigne de position générée par les moyens 40. La différence de ces signaux de position est appliquée à l'entrée de moyens correcteurs 46 qui génèrent un signal de commande, par exemple en courant, de l'actionneur Al et qui appliquent ce signal à l'actionneur Al. La vitesse de rotation du moteur et la vitesse du véhicule sont détectées et mesurées par des moyens appropriés et des signaux correspondants 48,50 sont appliqués aux entrées des moyens 36 de détermination du comportement réel du véhicule. Les signaux 48,50 de vitesse de rotation du moteur et de vitesse du véhicule peuvent être dérivés pour élaborer le signal de comportement réel du véhicule en fonction de l'accélération de la rotation du moteur et de l'accélération du véhicule. Dans ce dispositif, la comparaison des signaux de consigne de comportement et de comportement réel du véhicule permet de générer un signal de consigne de position de l'actionneur Al, qui est lui-même corrigé constamment en fonction de la position réelle de l'actionneur avant d'être appliqué à ce dernier pour le piloter, par exemple en courant. La vitesse de rotation du moteur et la vitesse du véhicule, ou bien l'accélération de la rotation du moteur et l'accélération du véhicule, sont les paramètres définissant le comportement réel du véhicule et qui sont combinées pour fournir un signal de comportement réel comparé au signal de consigne de comportement du véhicule par les moyens 38. La commande de l'actionneur Al de l'embrayage El permet de fermer cet embrayage en fonction du comportement du véhicule, pour éviter les à-coups, les balancements de caisse, les discontinuités de fonctionnement, et cela quels que soient l'état de l'embrayage, notamment son usure, et les conditions extérieures, notamment la température. Pour la commande des deux embrayages El, E2 de la boîte de vitesses robotisée représentée schématiquement en figure 1, les moyens de commande 30 comprennent, en plus des moyens 32 qui viennent d'être décrits, des moyens de commande 52 représentés schématiquement en figure 3 avec les moyens 32 précités. En figure 3, les moyens 32 sont destinés à commander l'actionneur Al de l'embrayage El pour fermer cet embrayage, tandis que les moyens 52 sont destinés à commander l'actionneur A2 de l'embrayage E2 pour ouvrir cet embrayage. Ce cas de figure correspond par exemple au passage du deuxième au troisième rapport de transmission, ou au passage du quatrième au cinquième rapport de transmission ou encore au passage du sixième au cinquième rapport de transmission. Les moyens 52 de commande de l'ouverture de l'embrayage E2 comprennent, comme représenté schématiquement, des moyens 54 générant un signal de consigne de position de l'actionneur A2, qui est comparé par des moyens 56 à un signal de position réel de l'actionneur A2. La différence de ces signaux de position est appliquée à des moyens 58 qui génèrent un signal de commande, en courant, qui est appliqué à l'actionneur A2. L'ouverture de l'embrayage E2, résultant de la commande de l'actionneur A2, est rapide et peut varier en fonction de la situation du véhicule, par exemple en fonction de quelques cas prédéterminés de situation. L'ouverture de l'embrayage E2 est suivie de la fermeture de l'embrayage El, après synchronisation et crabotage du pignon récepteur du rapport de transmission à engager. Comme déjà indiqué, le croisement de l'ouverture de l'embrayage E2 et de la fermeture de l'embrayage El permet de simultanément diminuer le couple transmis par l'embrayage E2 et d'augmenter celui transmis par l'embrayage El. On peut également prévoir de commander le moteur M pour diminuer le couple fourni par le moteur et réduire du même coût l'énergie dissipée dans l'embrayage en cours de fermeture et donc réduire l'usure de cet embrayage. REVENDICATIONS 1-Procédé de commande d'un embrayage dans une boîte de vitesses robotisée pour véhicule automobile, cet embrayage reliant l'arbre moteur (10) à un arbre de boîte (18) portant des pignons (22) de rapports de transmission et étant commandé par un actionneur (Al), caractérisé en ce qu'il consiste : - à comparer un signal de consigne de comportement du véhicule à un signal de comportement réel du véhicule et à faire la différence de ces signaux, - à élaborer à partir de cette différence un signal de consigne de position de l'actionneur (Al), - à faire la différence entre ce signal de consigne de position et un signal de position réelle de l'actionneur, - à élaborer un signal de commande d'actionneur à partir de la différence des signaux de position d'actionneur et à l'appliquer à l'actionneur pour commander l'embrayage (El), - à mesurer la vitesse de rotation du moteur et la vitesse du véhicule et à élaborer à partir des vitesses mesurées le signal précité de comportement réel du véhicule. 2-Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la commande de l'embrayage est une commande de fermeture de l'embrayage. 3-Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il consiste à élaborer le signal de comportement réel du véhicule à partir de la vitesse ou l'accélération de la rotation de l'arbre moteur et de la vitesse ou l'accélération du véhicule. 4-Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que, pour une boîte de vitesses robotisée comprenant deux arbres primaires (18,20) portant des pignons (22,24) de rapports de transmission et reliés chacun à l'arbre moteur 10 par un embrayage (El, E2) respectivement, il consiste, pour un changement de rapport de transmission, à ouvrir un premier des embrayages (El, E2) et à fermer l'autre des embrayages avec un croisement de l'ouverture et de la fermeture des embrayages, l'ouverture du premier embrayage étant commandée par une loi prédéterminée tandis que la fermeture de l'autre embrayage est commandée en fonction du comportement du véhicule par exécution du procédé défini dans l'une quelconque des revendications précédentes. 5-Procédé selon la revendication 4, caractérisé en ce qu'il consiste également à commander le moteur pour faire baisser le couple moteur pendant le changement de rapport de transmission. 6-Procédé selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce qu'il consiste à adapter la loi d'ouverture prédéfinie de l'embrayage à la situation du véhicule. 7-Dispositif de commande d'embrayage dans une boîte de vitesses robotisée pour véhicule automobile, par exécution du procédé décrit dans l'une des revendications précédentes, ce dispositif comprenant un actionneur (Al) de commande de l'embrayage, piloté par un circuit de commande (32) dont les entrées sont reliées à des moyens de mesure des valeurs de paramètres de fonctionnement du véhicule et à des moyens de détermination de la position d'un organe de commande du véhicule, caractérisé en ce que le circuit de commande (32) comprend des moyens (34) d'élaboration d'un signal de consigne de comportement du véhicule, des moyens (36) de détermination du comportement réel du véhicule, des moyens (38) de comparaison des deux signaux et d'application de leur différence à un circuit (40) d'élaboration d'un signal de commande de position de l'actionneur, des moyens de détermination de la position réelle de l'actionneur, de comparaison au signal de commande de position et d'application de leur différence à un circuit (46) correcteur de position, des moyens de mesure de la vitesse de rotation du moteur et de la vitesse du véhicule et des moyens d'application de signaux (48,50) représentant les vitesses mesurées aux moyens précités (36) de détermination du comportement réel du véhicule. 8-Dispositif selon la revendication 7, pour une boîte de vitesses robotisée comprenant deux arbres primaires (18,20) portant des pignons de rapports de transmission et reliés chacun à l'arbre moteur (10) par un embrayage (El, E2) respectivement, caractérisé en ce qu'il comprend également des moyens (52) de commande d'ouverture de l'un desdits embrayages et en ce que le circuit précité (32) de commande d'embrayage est destiné à commander la fermeture de l'autre des embrayages.