Brevet FR2837889A1 — publié le 20031003

i La présente invention concerne les systèmes de transmission pour véhicule et en particulier les systèmes de transmission, les systèmes de transmission automatiques ou les systèmes de changement de vitesse automatique dotés d'un embrayage à friction à commande automatique et d'un démarreur/alternateur combiné ou d'une machine électrique similaire raccordée directement au moteur. Avec les systèmes de transmission automatiques dotés d'une boîte de vitesses à rapports multiples couplée à un moteur au moyen d'un embrayage à friction, par exemple tel que décrit dans les documents GB- 2 088 007; GB-2 079 888; GB-2 130 329; GB-2 229 244; GB-2 225 821; GB-2 225 822; GB-2 211 577; GB 2 233 053; GB-2 250 075; GB-2 265 958; GB 2 245 036; GB-2 292 593; GB-2 292 594; GB-2 299 643; GB-2 296 046; GB-2 301 408; GB-2 316 454; GB 2 324 584; GB-2 338 528; GB-2 339 249; GB-2 354 297; GB-2 353 835; GB-2 354 296; GB-2 356 438; GB-O 105 186.1; GB-O 026 423.4; GB-O 025 848.3; GB 0 025 847.5; GB-O 029 454.6; GB-O 025 000.1; GB 0 024 999.5; GB-O 026 178.4; GB-O 027 640.2; GB 0 028 310.1; GB-O 031 624.0; GB-O 103 312.5; GB 0 109 222.0 dont le contenu est expressément incorporé dans le contenu de la description de la présente demande, afin d'éviter l'échanffement du moteur lorsque l'embrayage est débrayé pour un changement de vitesse, il est nocessaire de contrôler le couple d'embrayage de sorte qu'il suit le couple moteur. Classiquement, le couple moteur est commandé au moyen d'un système de commande de gestion du moteur ou au moyen du papillon des gaz, lorsque celui-ci est motorisé. Le temps de réponse du moteur sur une requête de couple est typiquement de l'ordre de 100 à 200 ms. Par conséquent, il existe un retard de 100 à 200 ms à partir du moment o le conducteur déclenche le changement de vitesse jusqu'à ce qu'il y ait un changement notable dans le moteur ou dans le couple d'embrayage. Ce retard est perqu par le conducteur comme un changement lent. Lorsqu'une machine électrique telle que le démarreur/alternateur combiné est raccordée directement au moteur, il est possible de contrôler rapidement et précisément le couple moteur disponible pour la transmission par le biais de 1'embrayage en modifiant le couple appliqué par la machine électrique, par le réglage approprié du courant d'enroulement inducteur de la machine. Par conséquent, le retard dans le débrayage de 1'embrayage peut être considérablement réduit, l'échauffement du moteur étant commandé au moyen du couple appliqué par la machine électrique. En outre, la machine électrique peut être utilisée pour synchroniser la vitesse du moteur avec la vitesse de l'arbre d' entrée de la boîte de vitesses, après que l' embrayage ait été débrayé et également pour commander la remise en état du couple moteur après qu'une nouvelle vitesse ait été mise en prise. Selon un aspect de la présente invention, un procédé pour contrôler le couple moteur pendant un changement de vitesse d'un véhicule à moteur doté d'un système de transmission, d'un système de transmission automatique ou d'un système de changement de vitesse automatique dans lequel une boîte de vitesse à rapport multiple est couplée à un moteur au moyen d'un embrayage à friction; et une machine électrique raccordée par entraînement au moteur; caractérisé en ce que ledit procédé comprend le contrôle du couple appliqué au moteur par la machine électrique, afin de contrôler le couple moteur pendant un changement de vitesse. Selon un mode de réalisation préféré de l' invention, un procédé pour contrôler le couple moteur pendant un changement de vitesse comprend les étapes consistant à, suite à l'enclenchement d'un changement de vitesse, envoyer un signal de requête de couple au système de commande de gestion du moteur; déclencher un relâchement de l'embrayage d'une manière contrôlée et modifier le couple appliqué au moteur par la machine électrique afin de contrôler l'échauffement du moteur. Selon un autre mode de réalisation de l' invention, après le déUrayage de l'embrayage, le couple appliqué au moteur par la machine électrique est modifié pour synchroniser le vite s se du moteur avec l a vi tes se du disque moteur d'embrayage correspondant à la vitesse cible. Le couple appliqué au moteur par la machine électrique peut être contrôlé en réglant le courant d'enroulement inducteur à la machine. Ceci est de préférence obtenu au moyen d'un circuit d'asservissement à boucle fermée. Selon un autre aspect de l'invention, le couple appliqué au moteur par la machine électrique peut en outre être contrôlé afin de contrôler le couple moteur pendant l' augmentation du couple lorsque l'embrayage est à nouveau mis en prise après la sélection d'une nouvelle vitesse. On décrit maintenant l'invention, à titre d'exemple uniquement, en référence aux dessins d'accompagnement dans lesquels: La figure 1 représente de manière schématique un système de transmission automatique selon la présente invention. Les figures 2a à 2c illustrent de manière schématique les agencements en variante pour la chaîne cinématique du système de transmission illustré sur la figure 1; La figure 3 est un tracé représentant le couple moteur et la vitesse et le couple d'embrayage et la vitesse du disque moteur pour un embrayage typique représentant l'effet du débrayage de l'embrayage indépendamment du couple moteur; La figure 4 est un tracé représentant le couple moteur et la vitesse et le couple d'embrayage et la vitesse du disque moteur pour un embrayage typique représentant le contrôle du couple en utilisant des techniques classiques; et La figure 5 est un tracé représentant un couple moteur et la vitesse et le couple d'embrayage et la vitesse du disque moteur illustrant le contrôle du couple en utilisant un démarreur/alternateur combiné selon la présente invention. La figure 1 des dessins d'accompagnement représente un moteur 10 avec un démarreur et un circuit de démarreur associé lOa qui est couplé par l'embrayage à friction d'entraînement principal 14 à une boîte de vitesses de type arbre secondaire synchronisé à relais pneumatique 12, via un artre d'entrée de boîte de vitesses 15. Le carburant est alimenté au moteur par un papillon des gaz 16 qui comprend une soupape de pression d'accélération 18, commandé par la pédale d'accélérateur 19. L'invention peut également s'appliquer au moteur essence ou diesel à injection de carburant électronique ou mécanique. L'embrayage 14 est actionné par une fourchette de débrayage 20 qui est commandée par un cylindre hydraulique récepteur d'embrayage 22, sous le contrôle des moyens de commande d'actionneur d'embrayage 38. Un levier sélecteur de vitesse 24 fonctionne dans un secteur 50 doté de deux membres 51 et 52 assemblés par une voie transvereale 53 s'étendant entre l'extrémité du membre 52 et à mi-distance des extrémités du membre 51. Le secteur 50 définit cinq positions: " R " à la fin du membre 52; " N " à mi- distance des extrémités de la voie transvereale 53; " S " à la jonction du membre 51 avec la voie traneversale 53; et " + " et "-" aux extrémités du membre 51. Dans le membre 51, le levier 24 est sollicité vers la position centrale " S ". La position " N " du levier sélecteur 24 correspond au point mort; " R " correspond à la sélection du pignon de marche arrière; " S " correspond à la sélection d'un mode d'entraînement vers l' avant; le mouvement momentané du levier vers la position " + " propose une commande pour obliger la boîte de vitesses à monter d'un rapport; et le mouvement momentané du levier de vitesse 24 vers la position " - " propose une commande pour obliger la boîte de vitesses à descendre d'un rapport. Les positions du levier 24 sont captées par une série de capteurs, par exemple des micro-commutateurs ou capteurs optiques, positionnés autour du secteur 50. Les signaux provenant des capteurs sont fournis à une unité de commande électronique 36. Une sortie provenant de l'unité de commande 36 commande un mécanisme de mise en prise de vitesse 25, qui met en prise les rapports de vitesse de la boîte de vitesses 12, selon le mouvement du levier sélecteur 24 par le conducteur du véhicule. Outre les signaux provenant du levier sélecteur de vitesse 24, l'unité de commande 36 reçoit les signaux du: capteur l9a qui indique le degré de dépression de la pédale d'accélérateur 19; capteur 30 qui indique le degré d'ouverture de la soupape de commande d'accélération 18; capteur 26 qui indique la vitesse du moteur; capteur 42 qui indique la vitesse du disque moteur d'embrayage; et capteur 34 qui indique la position du cylindre récepteur d'embrayage. L'unité de commande 36 utilise les signaux provenant de ces capteurs pour commander l'actionnement de l'embrayage 14 pendant la prise depuis le support et les changements de vitesse, par exemple, comme décrit dans les mémoires de brevet EP0038113, EP0043660, EP0059035, EP0101220 et WO92/13208 dont le contenu est expressément incorporé dans le contenu de la description de la présente demande. Outre les capteurs mentionnés ci-dessus, l'unité de commande 36 repoit également des signaux provenant d'un capteur de vitesse de véhicule 57, d'un commutateur d'allumage 54 et d'un contacteur de feu d'arrêt 56 associé avec le système de freinage principal, par exemple le frein à pied 58 du véhicule. Un vibreur sonore 55 est raccordé à l'unité de commande 36 pour avertir/indiquer au conducteur du véhicule lorsque certaines conditions de commande se produisent. En plus ou à la place du vibreur sonore 55, un témoin lumineux clignotant ou d'autres moyens d'indication peuvent être utilisés. Un indicateur de vitesse 60 est également prévu pour indiquer le rapport de vitesse sélectionné. Comme représenté sur la figure 2a, un démarreur/alternateur combiné 100 peut être raccordé de manière entraînée au viletrequin 102 du moteur 10, entre le moteur 10 et l'embrayage 14. Le démarreur/alternateur combiné 100 peut être raccordé de manière entraînce au vilebrequin de n'importe quelle manière appropriée, par exemple, un engrenage 104 sur le démarreur/alternateur combiné 100 mettant en prise une bague d'engrenage 106 sur le volant moteur du moteur 10. En variante, une courroie ou chaîne peut être utilisée pour raccorder le démarreur/alternateur combiné 100 au vilebrequin 102. Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 2b, un démarreur/alternateur 100 est raccordé de manière entraînée au vilebrequin 102 du moteur 10, mais à l'extrémité de celui-ci opposé à l'embrayage 14. Une poulie 110 sur le démarreur/alternateur combiné, est raccordée de manière entraînée à une poulie 112 sur le vilebrequin 102 par une courroie 114. Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 2c, un rotor 202 d'un démarreur alternateur combiné 200, est monté directement sur un artre d'entraînement 204 raccordant le moteur 10 à 1'embrayage 14. Un stator 206 du démarreur/alternateur combiné 200 entoure le rotor 202 et est fixé à un boîtier non rotatif de la transmission. Comme représenté sur la figure 3, lorsque le véhicule se déplace réqulièrement avec l'embrayage mis en prise, le couple d'embrayage illustré par la ligne 300 dépasse le couple moteur illustré par le ligne 302. Suite à l'enclenchement d'un changement de vitesse à l' instant to, l'unité de commande 36 demande une réduction dans le couple moteur illustré par la ligne 304. Ceci peut être obtenu au moyen du système de commande de gestion du moteur ou de la commande directe du papillon des gaz 19, lorsque celle-ci est motorisée. Il existe cependant un retard de temps t de 100 à 200 ms dans le moteur 10 pour répondre à la requête concernant la réduction du couple. Si, par conséquent l' embrayage 10 est déUrayé suite à l' enclenchement du changement de vitesse, alors le couple d'embrayage chute considérablement au dessous du couple moteur, comme représenté sur la figure 3. Ceci oblige la vitesse du moteur illustrée par la ligne 306 à augmenter rapidement, ce qui se traduit par l'échauffement du moteur. Jusqu'à présent, afin d'éviter l'échauffement du moteur, suite à l'enclenchement d'un changement de vitesse, le couple d'embrayage est réduit au couple moteur, le détrayage de l'embrayage étant alors contrôlé, de sorte que le couple d'embrayage suit le couple moteur, comme illustré sur la figure 4. Par conséquent, il existe un retard de temps at de 100 à ms à partir du moment o le conducteur enclenche le changement de vitesse, jusqu'à ce que tout changement perceptible soit ressenti, ceci étant percu par le conducteur comme un changement lent. Selon la présente invention, suite au déclenchement d'un changement de vitesse à l' instant to, l'unité de commande 36 demande une réduction du couple moteur et en même temps commence le débrayage de l'embrayage 14 d'une manière contrôlée. De plus, l'unité de commande 36 commande le couple appliqué au moteur 10 par le démarreur/alternateur combiné 100, 200, pour faire descendre le couple moteur disponible jusqu'au couple d'embrayage, comme représenté sur la figure 5. Le couple appliqué au moteur 10 par le démarreur/alternateur combiné 100, 200, comme représenté par la ligne 308, peut être contrôlé rapidement, par la variation du courant d'enroulement inducteur du démarreur/générateur 100, 200. Le retard de temps t en mise en prise de l'embrayage 14 peut par conséquent être considérablement réduit, en proposant un changement plus rapide. De préférence, le couple appliqué par le démarreur/alternateur 100, 200 peut être contrôlé par un circuit d'asservissement à boucle fermée, la différence entre la vitesse du moteur et la vitesse du disque moteur d'embrayage comme représenté par la ligne 310 étant surveillée et le courant d'enroulement inducteur étant augmenté ou réduit, selon la différence. La vitesse du moteur peut également être contrôlée au moyen du démarreur/alternateur contrôlé 100, 200 de la même manière que celle décrite ci-dessus, lorsque l'embrayage 14 est débrayé, afin de synchroniser la vitesse du moteur par rapport à la vitesse du disque moteur d'embrayage correspondant à la vitesse cible. Par ailleurs, suite à la remise en prise de l'embrayage lorsque la vitesse cible a été sélectionnée, la remise en état du couple est contrôlée au moyen de l'embrayage 14 afin de proposer une prise sans à-coups. Le couple moteur est contrôlé afin de réduire la vitesse sélectionnée à zéro, et en même temps garantir que la vitesse du moteur et la vitesse de l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses ont la même accélération lorsque la vitesse de glissement est de zéro. Etant donné les décalages, ceci est réalisé en utilisant un système de commande à boucle ouverte. Le démarreur/alternateur combiné 100, 200 peut encore être utilisé pour compenser les erreurs du contrôle du couple moteur et pour réduire les déviations que la stratégie de commande à boucle ouverte ne peut pas prévoir. Tandis que l' invention a été décrite en référence à un système de transmission pour véhicule à moteur semi-automatique, on notera que l' invention peut s'appliquer à n'importe quel système de transmission pour véhicule ou n'importe quel système de changement de vitesse automatique comprenant un embrayage à friction à commande automatique 14. Par ailleurs, à la place du démarreur/alternateur combiné, toute machine électrique approprice, par exemple un entraînement électrique hybride, peut être utilisé pour contrôler le couple moteur. Les revendications du brevet soumises avec la demande sont des formulations proposoes sans préjudice à l'obtention de la protection supplémentaire du brevet Le demandeur se réserve le droit de soumettre les revendications à des combinaisons de caractéristiques supplémentaires, uniquement décrites auparavant dans la description et/ou les dessins. Les références utilisoes dans les sous revendications concernent le développement supplémentaire de l'objet de la revendication principale par les caractéristiques de la sous revendication respective; elles ne doivent pas être comprises comme une renonciation par rapport au fait d'obtenir la protection indépendante de l'objet pour la combinaison des caractéristiques dans les sous revendications concernées. Etant donné que l'objet des sous revendications peut former des inventions séparées et indépendantes en rétérence à l'art antérieur sur la date de priorité, le demandeur se réserve le droit d'en faire l'objet des revendications indépendantes ou de demandes divisionnaires. En outre, elles peuvent également contenir des inventions indépendantes qui démontrent une conception qui est indépendante de l'un des objets des précédentes sous revendications. Les modes de réalisation ne doivent pas être considérés comme une restriction de l' invention. Au contraire, une grande variété d'amendements et de modifications est possible dans les limites de la portée de la description courante, particulièrement ces variations, éléments et combinaisons et/ou matériaux que, par exemple, 1' expert peut apprendre en combinant les éléments individuels avec ceux de la description et des modes de réalisation généraux en plus des caractéristiques et/ou des éléments ou des étapes du procédé décrit dans les revendications et contenus sur les dessins avec le but résoudre une tache, conduisant donc à un nouvel objet ou à de nouvelles étapes de procédé ou séquences d'étapes du procédé via les caractéristiques combinables, même lorsqu'elles concernent la fabrication, les essais et les procédés de travail. R E V E N D I C A T I O N S 1. Procédé pour contrôler le couple moteur pendant un changement de vitesse d'un véhicule à moteur doté d'un système de transmission, d'un système de transmission automatique ou d'un système de changement de vitesse automatique dans lequel une boîte de vitesses à rapport multiple est couplée à un moteur (10) au moyen d'un embrayage à friction; et d'une machine électrique (100; 200) raccordée de manière entraînce au moteur; caractérisé en ce que le procédé comprend le contrôle du couple appliqué au moteur par la machine électrique afin de contrôler le couple moteur pendant un changement de vitesse. 2. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce que, suite à l'enclenchement d'un changement de vitesse: un signal de requête de couple est généré pour contrôler le couple produit par le moteur (10); le débrayage de l'embrayage (14) est déclenché d'une manière contrôlée; et le couple appliqué au moteur par la machine électrique est contrôlé afin de faire correspondre le couple disponible pour la transmission à travers l' embrayage au couple transmis par l' embrayage, évitant ainsi l'échauffement du moteur. 3. Procédé selon la revendication 1 caractérisé en ce qu'au moment d'un changement de vitesse, lorsque l'embrayage (14) est débrayé, le couple appliqué au moteur (10) par la machine électrique est modifié pour synchroniser la vitesse du moteur avec la vitesse d'un disque moteur de l'embrayage qui correspond à la vitesse cible. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu' au moment o l' embrayage est remis en prise après la sélection d'une nouvelle vitesse, le couple appliqué au moteur (10) par la machine électrique (100; ) est modifié afin de contrôler le couple moteur disponible pour la transmission à travers 1'embrayage, afin d'obtenir une prise d'entrainement sans à-coups. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que le couple appliqué au moteur par la machine électrique est modifié selon la différence entre la vitesse du moteur et la vitesse d'un disque moteur de l'embrayage, un arbre d'entrée (15) de la boîte de vitesses (12) ou n'importe quel autre composant entraîné de la transmission. 6. Procédé selon la revendication 5 caractérisé en ce que le couple appliqué au moteur (10) par la machine électrique (100; 200) est contrôlé au moyen d'un circuit d'asservissement à bouale fermée qui surveille la vitesse du moteur et la vitesse d'un disque moteur de l' embrayage, d'un arbre d' entrée de la boîte de vitesses ou de n'importe quel autre composant entraîné de la transmission. 7. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 6 caractérisé en ce que le couple appliqué au moteur (10) par la machine électrique (100; 200) est contrôlé en modifiant le courant d'enroulement inducteur de la machine électrique. 8. Procédé selon l'une quelcouque des revendications précédentes caractérisé en ce que la machine électrique (100; 200) est un démarreur/alternateur combiné ou un entraînement