Brevet FR2986298A1 — publié le 20130802

B11-4167FR 1 Système et procédé de commande d'une transmission automatique prévenant le calage du groupe motopropulseur L'invention a pour domaine technique les boîtes à vitesses automatiques, et plus particulièrement les boîtes à vitesses automatiques à convertisseur de couple. Sur les véhicules automobiles équipés de boîtes de vitesses automatiques à convertisseur de couple, la turbine du convertisseur de couple tourne normalement dans le sens de rotation de l'arbre moteur. Cependant, dans certaines situations, il est possible que la turbine du convertisseur tourne dans le sens opposé au sens de rotation de l'arbre moteur. Dans une pente très accentuée, si un rapport est engagé et si le conducteur relâche le frein, le couple moteur génère une force motrice de rampage opposée au poids du véhicule. Toutefois, compte tenu du faible couple moteur disponible au ralenti, la force de rampage sera insuffisante pour s'opposer au poids du véhicule. Le véhicule se déplacera alors vers le bas de la pente. Dans cette situation, le sens de déplacement du véhicule est contraire au déplacement qui serait le sien sous l'effet du rapport de vitesse engagé. La turbine du convertisseur de couple est alors soumise à une rotation de sens contraire à celle de l'arbre moteur. La force hydraulique exercée par la turbine au sein du convertisseur est d'autant plus forte que la vitesse du véhicule augmente. Cette force relayée par le blocage du réacteur du convertisseur contraint l'arbre moteur jusqu'au calage du groupe motopropulseur. Ce problème est présent sur toutes les transmissions automatiques. Sur un véhicule automobile équipé d'une boîte de vitesses automatique, le calage du moteur entraîne l'arrêt de l'assistance de tous les accessoires de direction et de freinage. Afin d'assurer la sécurité des utilisateurs et du véhicule, une telle situation est à éviter. Il faut par ailleurs informer le conducteur du risque de calage afin qu'il puisse en corriger les causes. Ce problème peut être contourné en imposant au moteur une augmentation de couple ou en réalisant un blocage du véhicule par activation du système de freinage. Le document GB2377475 décrit un tel système. Il existe un besoin pour une boîte de vitesses automatique permettant d'éviter le calage du moteur lorsque le véhicule est soumis à une force contraire à la force motrice. Il existe également un besoin pour une boîte de vitesses automatique permettant l'exécution de manoeuvres dans une situation où l'arbre de transmission du groupe motopropulseur tourne dans un sens opposé à celui de la chaîne cinématique. Selon un mode de réalisation, on propose un système de commande d'une transmission automatique à convertisseur de couple équipant un véhicule automobile, la transmission automatique étant reliée d'une part à un groupe motopropulseur et d'autre part à des roues motrices. Le système de commande comprend un moyen de détermination d'une situation de calage apte à activer un moyen de commande de la transmission automatique, le moyen de commande de la transmission automatique étant apte à prévenir un calage du groupe motopropulseur lorsque le véhicule est soumis à une force supérieure et opposée à la force motrice générée par le groupe motopropulseur et un moyen de désactivation étant apte à désactiver le système de commande. Le moyen de détermination d'une situation de calage peut être relié en entrée au levier de vitesse, à la turbine du convertisseur de couple et au groupe motopropulseur, le moyen de détermination étant apte à déterminer un signal d'activation du moyen de commande en fonction du couple de la turbine, du couple du groupe motopropulseur, du sens de rotation de la turbine et du sens de rotation du groupe motopropulseur. Le moyen de commande peut être relié en entrée à la boîte de vitesses automatique et à un moyen de mesure de la vitesse du véhicule, le moyen de commande étant apte à commander les freins et embrayages de la boîte de vitesse. Le moyen de désactivation peut être apte à désactiver le système de commande en fonction de la vitesse du véhicule, du couple requis par le conducteur, de la position du levier de vitesse ou de la sécurité de fonctionnement. Selon un autre aspect, on propose un procédé de commande d'une transmission automatique à convertisseur de couple équipant un véhicule automobile, la transmission automatique étant reliée d'une part à un groupe motopropulseur et d'autre part à des roues motrices, caractérisé par le fait qu'il comprend les étapes suivantes : on compare le sens de rotation du groupe motopropulseur avec le sens de rotation attendu pour le rapport de vitesse engagé, on compare le couple de la turbine du convertisseur de couple au couple du groupe motopropulseur, on détermine qu'une situation de calage est imminente dès que le couple de la turbine est supérieur à celui du groupe motopropulseur alors que leurs sens de rotation sont opposés, et lorsqu'une situation de calage est imminente, on alerte le conducteur et on débraye momentanément la transmission automatique afin d'obtenir un rapport appelé neutre mécanique de sécurité. Le procédé permet de déterminer l'intensité de la force motrice par rapport à la force appliquée au véhicule. En cas de conflit entre ces deux forces, le procédé permet d'éviter le calage du moteur en débrayant la transmission. On peut alerter le conducteur par l'affichage clignotant de l'indication du rapport engagé au niveau du tableau de bord. On peut alerter le conducteur par l'activation d'un buzzer. On peut désactiver le procédé de commande lorsque la vitesse du véhicule est inférieure à 2 km/h ou lorsque le levier de vitesse est en position parking ou neutre ou lorsqu'un couple est requis par le conducteur, ou lorsqu'un mode de sécurité de fonctionnement est détecté. Une fois informé, le conducteur peut corriger la situation en changeant de rapport de vitesse ou en augmentant le couple requis. D'autres buts, caractéristiques et avantages apparaîtront à la lecture de la description suivante donnée uniquement en tant qu'exemple non limitatif et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 illustre une transmission automatique convertisseur de couple ; - la figure 2 illustre un procédé de commande d'une transmission automatique ; et - la figure 3 illustre un système de commande d'une transmission automatique. Sur la figure 1, on peut voir une transmission automatique comprenant un convertisseur de couple 1 doté d'un système d'embrayage mécanique appelé plus communément Lock up. Le convertisseur de couple 1 assure le transfert du couple du groupe motopropulseur 2 vers la transmission. Selon les modes de fonctionnement, le transfert repose sur une liaison purement hydraulique ou bien solidarisée mécaniquement par l'activation du Lock up. L'avantage de cette stratégie de pontage via cet embrayage a pour but de réduire les pertes d'énergies afin d'améliorer le rendement. La transmission de puissance par engrenage est effectuée grâce à un double train épicycloïdal simple 3,4 dont les combinaisons des éléments moteurs et réactifs assurent quatre rapports avant et un rapport arrière. Ces éléments sont reliés à l'arbre primaire 5 de la transmission. La sortie de mouvement de cet arbre primaire 5 est assurée par une roue d'engrenage dite descente primaire 6. Un arbre secondaire 7 permet la transmission du mouvement grâce à l'association d'une roue secondaire dite descente secondaire 8, qui reçoit le mouvement à transmettre via la descente primaire 6. La descente primaire 6 et la descente secondaire 8 assurent une démultiplication. La sortie de mouvement de l'arbre secondaire est assurée par un pignon dit communément pignon d'attaque du pont 9. Le pignon d'attaque du pont 9 est en liaison directe et permanente avec le pont 10 formant le troisième axe de cette boîte de vitesses automatique. Le pont permet la transmission de couple vers deux ou quatre roues motrices selon le véhicule sur lequel il est installé. Il reçoit le mouvement via le pignon d'attaque grâce à un engrenage dit couronne de pont 11. Un rapport de démultiplication est assuré entre le pignon et la couronne. En final, l'ensemble du pont 10 héberge le système de différentiel 12 de type libre, assurant les différentiels de vitesse lors de sollicitations en courbe, ou lors de perte d'adhérence d'un pneumatique. Les composants du train épicycloïdal sont sollicités grâce à l'activation d'embrayages 13,14 et de freins hydrauliques 15,16,17. L'embrayage 14 solidarise un composant du train épicycloïdal à la partie réceptrice du convertisseur 1 appelée turbine la. Cette boîte de vitesses automatique comporte un frein multidisques à commande hydraulique 15 et deux freins à bande concentrique 16,17 à commande hydraulique. Leur rôle est de solidariser un élément du jeu de train épicycloïdal au carter 18. Ces embrayages et freins sont activés en corrélation avec une logique de fonctionnement en rapport avec le rapport de vitesse à obtenir. L'énergie hydraulique est fournie par une pompe mécanique de type cycloïde à cylindrée fixe et dont le débit est directement lié à la vitesse de rotation du groupe motopropulseur 2. La pompe est en liaison directe avec le vilebrequin du groupe motopropulseur 2, via l'enveloppe lb du convertisseur 1. Le système d'aspiration comporte une filtration du fluide. La gestion des différents niveaux de pression à obtenir et la gestion de la sollicitation des embrayages et freins hydrauliques sont assurées par un distributeur hydraulique. Il a pour rôle de limiter les différents niveaux de pression et de réguler la pression principale, dite pression de ligne, par modulation. Elle est en rapport avec le couple à transmettre via les composants hydrauliques concernés. L'alimentation des différents embrayages et freins hydrauliques est assurée par le positionnement de vannes de type tout ou rien. Ce composant assure également la gestion hydraulique du lock up de convertisseur par le biais de régulateurs de pression et de vannes de sélection. Une vanne à commande manuelle, en relation avec la position du levier de l'habitacle permet une position neutre où aucun rapport de vitesse n'est conçu, une position de marche arrière, une position avant permettant par défaut l'alimentation de deux embrayages activant deux planétaires de train et donnant lieu au rapport de troisième en cas de perte de contrôle électronique. Le distributeur hydraulique est doté de six électrovannes de séquences assurant le pilotage des vannes d'alimentation des différents récepteurs. Une de ces électrovannes assure l'alimentation d'un accumulateur de pression visant à assurer la progressivité de l'alimentation du récepteur considéré. La gestion de la pression de ligne est assurée par une électrovanne de modulation pilotée à une fréquence fixe mais à rapport cyclique variable de type PWM (acronyme anglais pour Pulse Width Modulation, modulation en largeur d'impulsion). La gestion fine du lock up est assurée par une seconde électrovanne de modulation et par le même procédé. Un capteur de température de l'huile de type thermistance, est intégré dans le câblage électrique des électrovannes. Une unité de commande électronique assure le contrôle, via un logiciel, de la commande des différentes fonctions du distributeur hydraulique. L'unité de commande électronique reçoit des informations relatives aux autres systèmes du véhicule via le réseau multiplexé. La boîte de vitesses automatique est équipée d'un capteur de pression assurant le contrôle et l'asservissement des différents niveaux de pressions, d'un capteur de position de la commande de l'habitacle, d'un capteur de régime de la turbine et d'une électrovanne assurant une optimisation du refroidissement de l'huile. Par le biais de toutes ces informations des calculs sont élaborées au pas de la récurrence de tache du logiciel, que l'on qualifiera de temps réel. Le refroidissement de la boîte de vitesses automatique est assuré par un réseau hydraulique prélevant le fluide en point bas et le faisant circuler via le distributeur hydraulique au travers d'un échangeur eau - huile ou air - huile selon la version de boîte de vitesses automatique utilisée. La sécurité de fonctionnement minimale en cas de défaillance du contrôle électronique assure une position neutre sans rapport, une position de marche arrière et une position de conduite n'autorisant qu'un seul rapport de troisième. La figure 2 illustre les principales étapes d'un procédé de commande de la transmission automatique décrite ci-dessus. Le procédé de commande permet de détecter l'incohérence d'avancement du véhicule en regard du rapport de vitesse engagée. Le procédé permet ainsi de détecter une situation pouvant mener au calage du groupe motopropulseur 2. Le procédé de commande comporte les étapes suivantes Au cours d'une première étape 31, le procédé de commande reçoit un rapport engagé, une vitesse de rotation de la turbine et une valeur de dérivée négative de la vitesse de rotation du groupe motopropulseur 2. Au cours d'une deuxième étape 32, le procédé de commande procède à la comparaison du sens de rotation du groupe motopropulseur 2 avec le sens de rotation attendu pour le rapport de vitesse engagé. Le procédé de commande détermine qu'une situation de calage est imminente dès que le couple de la turbine est supérieur à celui du groupe motopropulseur 2 alors que leurs sens de rotation sont opposés. Dans ce cas, le procédé de commande, au cours d'une troisième étape 33, alerte le conducteur et débraye momentanément la transmission afin d'obtenir un rapport appelé neutre mécanique de sécurité. Le conducteur est alerté par l'affichage clignotant de l'indication du rapport engagé au niveau du tableau de bord ou par l'activation d'un buzzer. Le débrayage momentané de la transmission a pour effet que la turbine n'est plus entraînée par les roues du fait de l'ouverture de la transmission et, par conséquent, suit à la vitesse de glissement près, la vitesse de rotation du groupe motopropulseur 2. L'impulseur relié mécaniquement au groupe motopropulseur 2 ne subit pas de contre couple de charge, à l'origine du calage, ce qui permet le déplacement du véhicule en roue libre tout en assurant l'assistance de freinage et de direction. Au cours d'une quatrième étape 34, le procédé de commande est désactivé lorsque la vitesse du véhicule est proche de zéro (ou de l'ordre de 2 km/h) ou lorsque le levier de vitesse retourne en position parking ou neutre ou lorsqu'un couple est requis par le conducteur, ou lorsqu'un mode de Sécurité de Fonctionnement est détecté. Le mode de sécurité de fonctionnement est rencontré lorsque le contrôle intelligent du système hydromécanique est hors de fonction, par exemple suite à une problématique liée à l'alimentation électrique du calculateur. Aussi, le contrôle de ce système est capable de détecter des problématiques générées par la réception d'informations non- conformes aux attentes spécifiées. Dans ces cas, cette gestion intelligente est programmée pour abandonner les stratégies spécifiques en cours de contrôles et de placer le système de pilotage hydromécanique, dans une situation autonome et strictement réduite. Dès que les conditions de désactivation sont remplies, le pilotage des électrovannes réalisant le neutre mécanique de sécurité est abandonné, au profit du pilotage des électrovannes sollicitées pour obtenir le rapport de vitesse en relation avec la position du levier. La troisième étape 33 comprend un ensemble de sous étapes différant selon le sens de déplacement et le rapport engagé. Les différentes combinaisons de sens de déplacement et de rapports engagés ainsi que les commandes de la transmission automatique qui en découlent vont être explicités ci-dessous. En particulier, les commandes de la transmission automatique vont être décrites en relation avec les composants de la boîte de vitesses illustrés sur la figure 1. Il en découle qu'une transmission automatique présentant une structure différente sera commandée par des ensembles de sous étapes différents. Toutefois, la troisième étape demeure une étape de débrayage momentané de la transmission permettant d'obtenir le rapport appelé neutre mécanique de sécurité. Si la boîte de vitesses est engagée sur le rapport de première de marche avant, et que le véhicule subit une poussée en sens inverse, l'ensemble de sous étapes suivant est appliqué au cours de la troisième étape 33. L'énergie provenant du groupe motopropulseur 2 est transmise à la turbine du convertisseur de couple 1. La turbine est solidaire de la partie motrice de l'embrayage 13. Lorsque le premier rapport est engagé, l'embrayage 13 est serré, ce qui motorise le planétaire 19. Le point de réaction est alors établi sur le planétaire 20. Sa solidarisation au carter est assurée par l'action du frein hydraulique à bande 17. Pour éviter le calage, au cours d'une étape 33a, on commande la vidange du circuit d'alimentation hydraulique du frein 17 afin de le désactiver. Cela a pour effet d'ouvrir la chaîne cinématique en annulant le point de réaction exprimé sur le planétaire 20. Si la boîte de vitesses est engagée sur le rapport de seconde de marche avant, par sélection du mode manuel de commande, et que le véhicule subit une poussée en sens inverse, l'ensemble de sous étapes suivant est appliqué au cours de la troisième étape 33. L'énergie provenant du groupe motopropulseur 2 est transmise à la turbine du convertisseur de couple 1. La turbine est solidaire de la partie motrice de l'embrayage 14. Lorsque le second rapport est engagé, l'embrayage 14 est serré, ce qui motorise le porte satellite 21. Le point de réaction est établi sur le planétaire 20. Sa solidarisation au carter est assurée par l'action du frein hydraulique à bande 17. Pour éviter le calage, au cours d'une étape 33a, on commande la vidange du circuit d'alimentation hydraulique du frein 17 afin de le désactiver. Cela a pour effet d'ouvrir la chaîne cinématique en annulant le point de réaction exprimé sur le planétaire 20. Ensuite, au cours d'une étape 33b, on vidange l'embrayage 14 et, au cours d'une étape 33c, on alimente l'embrayage 13. Ces deux étapes ont pour effet de positionner la chaîne cinématique en neutre, de sorte que l'on puisse engager le premier rapport de marche avant ou le premier rapport de marche arrière. Si la boîte de vitesses est engagée sur le rapport de marche arrière et que le véhicule subit une poussée en sens inverse, l'ensemble de sous étapes suivant est appliqué au cours de la troisième étape 33. L'énergie provenant du groupe motopropulseur 2 est transmise à la turbine du convertisseur de couple 1. La turbine est solidaire de la partie motrice de l'embrayage 13. En marche arrière, l'embrayage 13 est serré, ce qui motorise le planétaire 19. Le point de réaction est établi sur la couronne 22. Sa solidarisation au carter est assurée par l'action du frein hydraulique à bande 16. Pour éviter le calage, au cours d'une étape 33a, on commande la vidange du circuit d'alimentation hydraulique du frein 17 afin de le désactiver. Cela a pour effet d'ouvrir la chaîne cinématique en annulant le point de réaction exprimé sur le planétaire 20. La chaîne cinématique se retrouve donc dans une position de neutre. La figure 3 illustre les principaux éléments d'un système de commande d'une transmission automatique. La figure 3 reprend la transmission automatique décrite sur la figure 1. Les mêmes références désignent les mêmes éléments. Sur la figure 3, on peut voir un système de commande 40 de la transmission automatique comprenant un moyen de détermination 41 d'une situation de calage, un moyen de commande 42 de la transmission automatique et un moyen de désactivation 43. Le système de commande 40 est relié en entrée au groupe motopropulseur 2 par une connexion 44, à la turbine la du convertisseur de couple 1 par une connexion 45, à la boîte de vitesses de la transmission automatique par une connexion 47, au levier de vitesses par une connexion 48, à la pédale d'accélérateur par une connexion 51 et à un capteur de vitesse du véhicule par une connexion 54. Le système de commande 40 est relié en sortie au frein 17 à bande concentrique par une connexion 46, à l'embrayage 13 par une connexion 52 et à l'embrayage 14 par une connexion 53. Le moyen de détermination 41 d'une situation de calage reçoit en entrée le rapport engagé, notamment par l'intermédiaire de la connexion 47, la vitesse de rotation de la turbine Nturb, et la valeur négative de la dérivée de la vitesse de rotation du groupe motopropulseur -dNGMP par la connexion 44. Le moyen de détermination 41 calcule alors le couple de la turbine Tturb et le couple du groupe motopropulseur TGMP. Alternativement, le moyen de détermination 41 reçoit le couple de la turbine Tturb par la connexion 45 et le couple du groupe motopropulseur TGMP par la connexion 44. Le moyen de détermination 41 détermine un signal d'activation du moyen de commande 42 si deux tests logiques sont vérifiés. Le premier test logique correspond à déterminer si le couple de la turbine est supérieur au couple du groupe motopropulseur. Tturb > TGMP Le deuxième test logique correspond à déterminer si la turbine tourne dans un sens opposé au sens de rotation du groupe motopropulseur. tut Si la boîte de vitesses est engagée sur le rapport de marche arrière et que le véhicule subit une poussée en sens inverse, le système de commande 42 émet un signal de commande de desserrage à destination du frein 17 par la connexion 46. Le moyen de commande 42 émet un signal d'activation à destination du moyen de commande 43 lorsque la transmission automatique est en rapport de neutre mécanique de sécurité. Le moyen de désactivation 43 reçoit un signal d'activation du moyen de commande 42 de la transmission automatique ou du moyen de désactivation 43. Le moyen de désactivation 43 reçoit également une mesure ou une estimation de la vitesse du véhicule Vvh, par exemple par la connexion 54, la position du levier de vitesse par la connexion 48 et la requête de couple Treq du conducteur par la connexion 50. Le moyen de désactivation 43 procède alors à un ensemble de tests logiques menant à la désactivation du système de commande 40 lorsque au moins un des tests logiques est vérifié. Les tests logiques menés par le moyen de désactivation 43 comprennent les tests suivants : Vvh REVENDICATIONS1. Système de commande d'une transmission automatique à convertisseur de couple (1) équipant un véhicule automobile, la transmission automatique étant reliée d'une part à un groupe motopropulseur (2) et d'autre part à des roues motrices, caractérisé par le fait qu'il comprend un moyen de détermination (41) d'une situation de calage apte à activer un moyen de commande (42) de la transmission automatique, le moyen de commande (42) de la transmission automatique étant apte à prévenir un calage du groupe motopropulseur (2) lorsque le véhicule est soumis à une force supérieure et opposée à la force motrice générée par le groupe motopropulseur et un moyen de désactivation (43) étant apte à désactiver le système de commande. 2. Système de commande selon la revendication 1, dans lequel le moyen de détermination (41) d'une situation de calage est relié en entrée au levier de vitesse (49), à la turbine (la) du convertisseur de couple (1) et au groupe motopropulseur (2), le moyen de détermination (41) étant apte à déterminer un signal d'activation du moyen de commande (42) en fonction du couple de la turbine (la), du couple du groupe motopropulseur (2), du sens de rotation de la turbine (la) et du sens de rotation du groupe motopropulseur (2). 3. Système de commande selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le moyen de commande (42) est relié en entrée à la boîte de vitesses automatique et à un moyen de mesure de la vitesse du véhicule, le moyen de commande (42) étant apte à commander les freins et embrayages de la boîte de vitesse. 4. Système de commande selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le moyen de désactivation (43) est apte à désactiver le système de commande (40) en fonction de la vitesse du véhicule, du couple requis par le conducteur, de la position du levier de vitesse ou de la sécurité de fonctionnement. 5. Procédé de commande d'une transmission automatique à convertisseur de couple (1) équipant un véhicule automobile, la transmission automatique étant reliée d'une part à un groupe motopropulseur (2) et d'autre part à des roues motrices, caractérisé par le fait qu'il comprend les étapes suivantes : on compare le sens de rotation du groupe motopropulseur (2) avec le sens de rotation attendu pour le rapport de vitesse engagé, on compare le couple de la turbine (la) du convertisseur de couple (1) au couple du groupe motopropulseur (2), on détermine qu'une situation de calage est imminente dès que le couple de la turbine (la) est supérieur à celui du groupe motopropulseur (2) alors que leurs sens de rotation sont opposés, et lorsqu'une situation de calage est imminente, on alerte le conducteur et on débraye momentanément la transmission automatique afin d'obtenir un rapport appelé neutre mécanique de sécurité. 6. Procédé de commande selon la revendication 5, dans lequel on alerte le conducteur par l'affichage clignotant de l'indication du rapport engagé au niveau du tableau de bord. 7. Procédé de commande selon l'une quelconque des revendications 5 ou 6, dans lequel on alerte le conducteur par l'activation d'un buzzer. 8. Procédé de commande selon l'une quelconque des revendications 5 à 7, dans lequel on désactive le procédé de commande lorsque la vitesse du véhicule est inférieure à 2 km/h ou lorsque le levier de vitesse est en position parking ou neutre ou lorsqu'un couple est requis par le conducteur, ou lorsqu'un mode de sécurité de fonctionnement est détecté.