Brevet FR2976036A1 — publié le 20121207

PROCEDE D'APPRENTISSAGE DU POINT DE LECHAGE D'UN EMBRAYAGE D'UNE BOÎTE A DOUBLE EMBRAYAGE AVEC DETECTION DES JEUX DE BOÎTE DE VITESSES [01] DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION [02] L'invention concerne un procédé d'apprentissage du point de léchage d'un embrayage d'une boîte à double embrayage avec détection des jeux de boîte de vitesses. L'invention a notamment pour but de permettre la détermination précise de ce point de léchage. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse, mais non exclusive, dans le Io domaine des boîtes de vitesses de type DCT (« Dual Clutch Transmission » en anglais, pour transmission à double embrayage). [3] ETAT DE LA TECHNIQUE [4] Ces boîtes de vitesses comportent de façon connue en soi deux arbres primaires concentriques ou indépendants associés chacun à un is embrayage ou tout organe assurant la transmission du couple, ainsi que deux arbres secondaires en relation avec un différentiel de train de roues. Des paires de pignons menant et récepteur formant les rapports de vitesses sont installées entre les arbres primaires et les arbres secondaires. Le pignon menant applique le couple de l'arbre primaire au pignon récepteur 20 disposé sur l'arbre secondaire. [5] La spécificité de ce type de transmission est de pouvoir répartir la puissance délivrée par le moteur sur les deux arbres primaires indépendants, au moyen des deux embrayages. Les deux arbres primaires peuvent être simultanément engagés sur des rapports différents, afin de réaliser des 25 changements de rapport sous couple, c'est-à-dire sans interruption de l'accélération du véhicule. [6] Dans la suite du document, on appelle arbre primaire « sortant » l'arbre primaire qui est engagé sur le rapport que l'on quitte (rapport sortant N). L'embrayage qui lui est associé est dit « embrayage sortant ». Et on 30 appelle arbre primaire « entrant » l'arbre primaire qui est engagé sur le rapport à engager (le rapport entrant N+1). L'embrayage qui lui est associé est dit « embrayage entrant ». [7] Une des principales difficultés de pilotage d'un tel système est le contrôle des embrayages entrant et sortant pendant les changements de rapport (croisement des couples transmissibles des embrayages), en particulier avec des embrayages secs qui présentent une grande variabilité en fonctionnement. [8] En effet, pour une consigne de couple donnée, de très nombreux facteurs peuvent modifier le couple transmissible réellement obtenu : effets Io de la thermique, de la thermomécanique, des régimes, de l'usure, des hystérésis, de l'historique d'utilisation de la friction, et notamment le déplacement du point de léchage. [9] Le point de léchage de l'embrayage correspond à la position de l'embrayage où les disques commencent à entrer en frottement l'un avec is l'autre, de sorte que le couple transmis par l'embrayage devient supérieur à un seuil de couple faible, par exemple 3N/m. Le point de léchage permet de recaler la fonction de transfert position/couple et ainsi maîtriser le couple transmis par l'embrayage. L'objectif de la fonction de détermination du point de léchage est donc de gagner en fiabilité et en constance sur les prestations 20 de transmission de couple par l'embrayage (démarrage et changement de rapport). [10] On connaît des boîtes de vitesses manuelles pilotées ou hybrides pour lesquelles l'apprentissage du point de léchage est réalisé moteur tournant, boîte de vitesses au neutre et par détection de la mise en rotation 25 de l'arbre primaire. [11] La Figure 1 montre l'allure de la courbe a du régime d'un moteur, de la courbe b de régime de l'arbre primaire ainsi que de la courbe c de la position de l'embrayage en fonction du temps lors de la mise en oeuvre de ce procédé de l'état de la technique. La position PO correspond à une position 30 ouverte de l'embrayage ; tandis que la position PF correspond à une position fermée de l'embrayage. [12] Ainsi, le moteur thermique étant démarré et l'embrayage étant ouvert au maximum, on réalise sur la période TA entre les instants t0 et t1 une régulation de régime du moteur vers une consigne donnée. Une fois le régime du moteur stabilisé à l'instant t1, on réalise sur la période TB entre les instants t1 et t2 une fermeture lente de l'embrayage afin de transmettre un couple faible sur l'arbre primaire et permettre ainsi sa montée en régime. Dès que l'on détecte à l'instant t2 un delta de régime de l'arbre primaire supérieur à un seuil calibrable, on mémorise la position de l'actionneur d'embrayage (par exemple au niveau de la butée concentrique) pour en déduire le point de Io léchage PL de l'embrayage dans les conditions d'usure et de température d'utilisation du véhicule. [13] Cette stratégie présente l'avantage d'être simple mais pose un problème d'occurrence de l'apprentissage. En effet, cette situation de vie moteur démarré, boite au neutre et véhicule à l'arrêt n'a lieu que lors du is démarrage du véhicule. Or, le conducteur décide souvent d'engager un rapport avant que la procédure d'apprentissage ne soit terminée. De ce fait, il est très rare de voir l'apprentissage du point de léchage se faire suffisamment souvent. [14] Par conséquent, la robustesse du pilotage est difficilement 20 garantie : des marges importantes doivent être prises, conduisant à une réactivité plus lente, ainsi qu'un confort de changement de rapport ou de décollage dégradé. Par « décollage » on entend, pour le véhicule, le fait de passer d'une vitesse nulle à une vitesse non nulle. [15] Le document US2010282561 décrit une méthode d'apprentissage 25 du point de léchage d'un embrayage d'un véhicule automobile, en particulier dans le cas des boîtes de vitesses à double embrayage. La solution proposée consiste à appliquer un effort de fermeture sur l'actionneur d'un embrayage associé à un arbre d'entrée libre (non engagé), puis à actionner (presque simultanément) un dispositif de synchronisation d'un rapport sur cet 30 arbre libre. La détermination du gradient de vitesse de cet arbre d'entrée libre permet alors de déterminer la position du point de léchage de l'embrayage. La méthode est applicable véhicule roulant ou non, de préférence à régime quasi-stationnaire du véhicule. [16] Le document FR2935767 décrit un procédé d'apprentissage du point de léchage de l'embrayage située au niveau de la transmission avant d'un véhicule hybride comportant une machine électrique de traction au niveau de son train arrière. L'apprentissage est réalisé lorsque le véhicule est propulsé par la machine électrique, par une fermeture progressive de l'embrayage jusqu'à observer une variation de régime de l'arbre primaire, lui-même entrainé par la rotation des roues et les frottements internes de la transmission avant. [17] Le document FR2756228 décrit un procédé d'apprentissage du Io point de début de passage de couple d'un embrayage de véhicule automobile. La méthode décrite consiste à ouvrir progressivement l'embrayage lorsqu'un rapport de transmission est engagé et que le moteur est entrainé par la vitesse de rotation des roues sans que le conducteur appuie sur la pédale d'accélération. La position de l'actionneur is correspondant à une chute significative de la vitesse de rotation du moteur est considérée comme la position de début de passage de couple. [18] Le document EP0392762 décrit une méthode d'apprentissage du point de léchage d'un embrayage situé entre le moteur thermique et la transmission d'un véhicule lorsque ce véhicule est à l'arrêt, boîte de vitesses 20 au neutre. La méthode décrite consiste à réguler le régime moteur et détecter l'instant où une variation est observée sur le régime moteur lors de la fermeture de l'embrayage. [19] OBJET DE L'INVENTION [20] L'invention a pour but de proposer une alternative efficace aux 25 systèmes existants. [21] A cet effet, l'invention concerne un procédé de détermination d'un point de léchage d'un embrayage associé à une boîte de vitesses comportant un premier et un deuxième arbre primaire associé chacun à un premier et un deuxième embrayage en relation avec un moteur d'un 30 véhicule, un premier et un deuxième arbre secondaire, et des paires de pignons menant et récepteur formant les rapports de vitesses installées entre les arbres primaires et les arbres secondaires, des manchons de crabotage étant associés aux rapports de vitesse. [22] Le procédé est caractérisé en ce que, le véhicule étant en phase de roulage, un rapport étant engagé sur chacun des arbres primaires, le premier embrayage étant fermé et le deuxième embrayage étant ouvert dans un état initial, il comporte les étapes suivantes : fermer progressivement le deuxième embrayage, mesurer le régime du premier arbre primaire, mesurer le régime du deuxième arbre primaire, effectuer une intégration de l'écart de régime, à un rapport de démultiplication près, entre les deux arbres primaires Io pour déterminer l'évolution d'un angle de jeu estimé de la boîte de vitesses en fonction du temps et déterminer la position du point de léchage du deuxième embrayage correspondant sensiblement à l'instant où l'angle de jeu estimé franchit un seuil. [23] Selon une mise en oeuvre, l'étape dans laquelle on effectue une is intégration de l'écart de régime entre les deux arbres primaires est initialisée pour chaque changement de rapport. [24] Selon une mise en oeuvre, le seuil permettant de déterminer la position du point de léchage est spécifique à chaque rapport de boîte. [25] Selon une mise en oeuvre, pour mesurer les régimes des arbres 20 primaires, des capteurs de régime mesurent les vitesses des dents des pignons de chaque arbre primaire. [26] BREVE DESCRIPTION DES FIGURES [27] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Ces figures ne sont 25 données qu'à titre illustratif mais nullement limitatif de l'invention. Elles montrent : [28] Figure 1 (déjà décrite) : des courbes montrant l'évolution en fonction du temps du régime du moteur, du régime de l'arbre primaire et de la position de l'embrayage lors de la mise en oeuvre d'un procédé de 30 détermination du point de léchage selon l'état de la technique ; [29] Figure 2 : une représentation schématique d'une boîte de vitesses de type DCT mettant en oeuvre le procédé selon l'invention ; [30] Figure 3 : un schéma fonctionnel du système selon l'invention permettant de détecter le point de léchage ; et [031] Figure 4 : des courbes montrant l'évolution en fonction du temps des couples du moteur et des embrayages, des régimes du moteur et des arbres primaires et l'angle des jeux de la boîte de vitesses lors de la mise en oeuvre du procédé selon l'invention. [32] Les éléments identiques, similaires ou analogues, conservent les Io mêmes références d'une Figure à l'autre. [33] DESCRIPTION D'EXEMPLES DE REALISATION DE L'INVENTION [34] La Figure 2 montre un exemple de boîte de vitesses 1 de type DCT comportant un premier API et un deuxième AP2 arbres primaires is associés chacun à un embrayage (non représenté) en relation avec un moteur. Les arbres primaires API et AP2 sont concentriques. La boîte de vitesses 1 comporte également deux arbres secondaires AS1, AS2 connectés à un différentiel 5 lui-même relié aux roues du véhicule (non représentées). 20 [035] Des paires de pignons formant les rapports de vitesses sont installées entre les arbres primaires API, AP2 et les arbres secondaires AS1, AS2. Ces paires de pignons sont formées par un pignon fou monté sur un des arbres secondaires AS1, AS2 et un pignon lié en rotation avec un des arbres primaires API , AP2. 25 [036] Plus précisément, les pignons 7, 8 montés fous sur l'arbre secondaire AS1 engrenant respectivement avec les pignons 9 et 10 liés en rotation avec l'arbre primaire API forment les rapports de première et de septième. [37] Les pignons 11, 12 montés fous sur l'arbre secondaire AS1 engrenant respectivement avec les pignons 13 et 14 liés en rotation avec l'arbre primaire AP2 forment les rapports de sixième et de seconde. [38] Les pignons 15, 16 montés fous sur l'arbre secondaire AS2 engrenant respectivement avec les pignons 17 et 10 liés en rotation avec l'arbre primaire API forment les rapports de troisième et de cinquième. [39] Le pignon 18 monté fou sur l'arbre secondaire AS2 forme avec le pignon 13 lié en rotation avec l'arbre primaire AP2 le rapport de quatrième. Le rapport de marche arrière est obtenu par les pignons fous 20 et 21 Io montés respectivement sur les arbres secondaires AS2, AS1. [40] En variante, un rapport de vitesse est formé par un pignon fou installé sur un des arbres primaires API, AP2 et un pignon lié en rotation avec un des arbres secondaires AS1, AS2. [41] La boîte de vitesses comporte également des manchons de is crabotage 24-27 associés chacun à deux rapports de vitesse. Plus précisément, le manchon 24 est installé entre le rapport de première et de septième. Le manchon 25 est installé entre le rapport de seconde et de sixième. Le manchon 26 est installé entre le rapport de troisième et de cinquième. Le manchon 27 est installé entre le rapport de quatrième et la 20 marche arrière. [42] Les roulements permettant la rotation des arbres primaires API, AP2, des arbres secondaires AS1, AS2 sont référencés 30 sur la Figure 2. [43] Lors d'un changement de rapport montant, on appelle arbre primaire « sortant », l'arbre primaire API, AP2 qui est engagé sur le rapport 25 que l'on quitte (rapport sortant N) via le manchon de crabotage 24-27 correspondant. L'embrayage qui lui est associé est dit « embrayage sortant ». Et on appelle arbre primaire « entrant », l'arbre primaire API, AP2 qui est engagé sur le rapport à engager (le rapport entrant N+1) via le manchon de crabotage 24-27 correspondant. L'embrayage qui lui est associé 30 est dit « embrayage entrant ». [044] L'invention concerne un procédé de détermination d'un point de léchage d'un embrayage associé à une boîte de vitesses 1 dans lequel le procédé comporte les étapes suivantes : - fermer progressivement le deuxième embrayage, - mesurer le régime We du premier arbre primaire API , - mesurer le régime Ws du deuxième arbre primaire AP2, - effectuer une intégration de l'écart Wdiff de régime, à un rapport de démultiplication près, entre les deux arbres primaires API, AP2 pour déterminer l'évolution d'un angle a de jeu estimé de la boîte de vitesses 1 en Io fonction du temps et - déterminer la position du point de léchage du deuxième embrayage correspondant sensiblement à l'instant t2 où l'angle a de jeu estimé franchit un seuil S. [45] L'instant t2 où l'intégrateur franchit un seuil S prédéterminé is correspond à l'instant où le couple transmis dans l'embrayage devient supérieur au couple de traînée de boîte. [46] Pour mesurer les régimes We et Ws des arbres primaires API, AP2, un capteur de régime mesure la vitesse des dents d'un pignon menant, d'un pignon récepteur ou encore avec des cibles spécifiques (usinages, 20 pistes magnétiques, ...). Le pignon menant applique le couple de l'arbre primaire API, AP2 au pignon récepteur disposé sur l'arbre secondaire AS1, AS2. [47] L'embrayage transmet un couple à partir du moment où les jeux de la boîte de vitesses 1 sont traversés. Les jeux de la boîte de vitesses 1 sont 25 la somme des jeux de dentures entre l'arbre primaire API, AP2 et l'arbre secondaire AS1, AS2, des jeux de crabotage et éventuellement des jeux de dentures entre l'arbre secondaire AS1, AS2 et le différentiel 5 (par exemple lors d'un passage avec changement d'arbre secondaire). Par exemple, lors d'un passage du deuxième au troisième rapport de vitesse, les jeux de la 30 boîte de vitesses correspondent à la somme des jeux de dentures 60, des jeux de crabotage 61 et des jeux de dentures 62 avec le différentiel 5. [48] L'ordre de grandeur de ces jeux de la boîte de vitesses 1 étant de quelques degrés, il faut un nombre de tours suffisamment important sur les mesures de régime We, Ws des arbres primaires API et AP2. [49] La Figure 3 montre une représentation fonctionnelle du système permettant de détecter le franchissement du seuil S. Les valeurs d'entrée utilisées sont le régime Ws de l'arbre primaire AP2 et le régime We de l'arbre primaire API. Le régime We d'entrée ayant été préalablement multiplié à l'aide d'un module 31 par le saut de démultiplication entre le rapport entrant N+1 et le rapport sortant N, le soustracteur 32 calcule une valeur de Io différence Wdiff entre les régimes We et Ws. [50] Le module intégrateur 33 intègre cette valeur de différence Wdiff de manière à obtenir un angle a de jeu estimé. De préférence, ce module intégrateur 33 est initialisé au cours du croisement des couples des embrayages entrant et sortant. En particulier, le module intégrateur 33 est is initialisé lorsque la consigne de couple de l'organe entrant atteint la moitié de sa valeur cible liée au couple moteur. [51] Cet angle de jeu a est ensuite comparé, à l'aide d'un module comparateur 34, avec un seuil S de détection. Ce seuil S de détection est calculé à l'aide du module 36 à partir des paramètres des rapports entrant 20 N+1 et sortant N engagés. Si besoin, l'angle de jeu a pourra être filtré par le module 35 avant d'être appliqué en entrée du module comparateur 34. En variante, le module 35 pourrait être positionné en entrée du module 33. [52] Un des principaux intérêts de cette méthode est la quasi-absence de bruit de mesure sur le signal d'angle a estimé, grâce au bloc intégrateur 25 33. Cette méthode de détection permet ainsi un retour d'information 42 robuste et rapide sur le changement de signe du couple transmis dans l'embrayage sortant. [53] En référence avec la Figure 4, on décrit les différentes courbes de couple du moteur et de l'embrayage, de régime du moteur et des arbres 30 primaires API , AP2 et l'angle a des jeux de la boîte de vitesses 1. [54] La courbe 39 représente l'évolution du couple du moteur en fonction du temps. Les courbes 38 et 40 représentent respectivement le couple du premier et du second embrayage en fonction du temps. [55] La courbe 47 représente l'évolution du régime du moteur en fonction du temps ; tandis que les courbes 48-50 représentent l'évolution des régimes des arbres primaires API, AP2 en fonction du temps. La courbe 48 représente l'évolution du régime de l'arbre primaire API et la courbe 50 l'évolution du régime de l'arbre primaire AP2. La courbe 49 représente une estimation théorique de l'évolution du régime de l'arbre primaire AP2. Io [056] La courbe 52 décrit une estimation de l'angle a des jeux de la boîte de vitesses 1 en fonction du temps. [57] Plus précisément, à l'instant t0, les régimes des arbres primaires API, AP2 sont non nuls car des rapports sont engagés sur ces deux arbres. Le couple est alors transmit par l'arbre primaire API alors que l'arbre is secondaire AP2 est libre, c'est-à-dire que son embrayage associé est ouvert. [58] Pendant une phase de croisière stabilisée, le calculateur décide de déclencher une séquence d'apprentissage. Pour cela, il ferme progressivement le deuxième embrayage AP2 jusqu'à la détection du point de léchage. La zone 57 représente les instants auxquels l'arbre primaire AP2 20 est entraîné par un arbre secondaire AS1, AS2. Le critère de fin de léchage est établi à l'aide de la différence de régime Wdiff entre l'arbre primaire API et l'arbre primaire AP2. Compte-tenu de la différence des rapports engagés sur les deux arbres API et AP2, le régime de l'arbre primaire AP2 est ramené à une valeur comparable au régime du premier arbre API à l'aide 25 d'un paramétrage approprié. Une valeur nulle de cette différence Wdiff correspond à un régime stabilisé, le deuxième arbre AP2 étant entraîné par la roue et positionné dans ses jeux. On note que jusqu'à l'instant t1 le déplacement de l'embrayage est non exploité ce qui est indiqué par la flèche 46. 30 [059] Lorsque les disques du deuxième embrayage se déplacent et transmettent du couple, on provoque une brusque accélération du deuxième arbre primaire AP2. La mesure de la vitesse absolue de cet arbre ne permet pas une détection du point de léchage par utilisation d'un seuil. Pour garantir une précision convenable de ce point, on utilise la différence de régime Wdiff entre les deux arbres API et AP2 que l'on intègre pour filtrer les bruits parasites. Cette courbe 52 filtrée correspond à une estimation de l'angle a des jeux de la boîte de vitesses 1 en fonction du temps. A l'instant t2, l'évolution de l'écart de régime entre API et AP2 va entraîner une augmentation de l'angle a reconstitué par intégration. La détection 53 de ce passage au point de léchage ce fait par comparaison à un seuil S de l'angle a des jeux de la boîte de vitesses 1. Au dessus du seuil S à définir, on lo considère que la condition de passage au point de léchage est remplie. La valeur de la position 54 du deuxième embrayage est mémorisée 45 à cet instant t2 et pourra être utilisée pour les passages de vitesse sous couple. Ensuite, on ouvre 56 le deuxième embrayage pour terminer la séquence d'apprentissage. 15 REVENDICATIONS1. Procédé de détermination d'un point de léchage d'un embrayage associé à une boîte de vitesses (1) comportant : - un premier et un deuxième arbre primaire (API, AP2) associé chacun à un premier et un deuxième embrayage en relation avec un moteur d'un véhicule, - un premier et un deuxième arbre secondaire (AS1, AS2), et - des paires de pignons (7-18) menant et récepteur formant les Io rapports de vitesses installées entre les arbres primaires (API, AP2) et les arbres secondaires (AS1, AS2), des manchons de crabotage étant associés aux rapports de vitesse, caractérisé en ce que, le véhicule étant en phase de roulage, un rapport étant engagé sur chacun des arbres primaires, le premier embrayage is étant fermé et le deuxième embrayage étant ouvert dans un état initial, le procédé comporte les étapes suivantes : - fermer progressivement le deuxième embrayage, - mesurer le régime (We) du premier arbre primaire (API), - mesurer le régime (Ws) du deuxième arbre primaire (AP2), 20 - effectuer une intégration de l'écart (Wdiff) de régime, à un rapport de démultiplication près, entre les deux arbres primaires (API, AP2) pour déterminer l'évolution d'un angle (a) de jeu estimé de la boîte de vitesses (1) en fonction du temps et - déterminer la position du point de léchage du deuxième embrayage 25 correspondant sensiblement à l'instant (t2) où l'angle (a) de jeu estimé franchit un seuil (S). 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape dans laquelle on effectue une intégration de l'écart (Wdiff) de régime entre 30 les deux arbres primaires (API, AP2) est initialisée pour chaque changement de rapport. 3. Procédé selon la revendication 1 à 2, caractérisé en ce que le seuil (S) permettant de déterminer la position du point de léchage est spécifique à 35 chaque rapport de boîte. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, pour mesurer les régimes des arbres primaires (API, AP2), des capteurs de régime mesurent les vitesses des dents des pignons de chaque arbre primaire.