Brevet FR3012861A1 — publié le 20150508

PROCEDE DE REGULATION D'UN ACTIONNEUR DE PASSAGE DE VITESSES ANTICHOC La présente invention concerne la commande des 5 passages de vitesses dans une boîte de vitesses à arbres parallèles munies d'un actionneur électrique de commande des passages de vitesses. Elle a pour objet un procédé de régulation d'un actionneur de passage de vitesses à baladeur motorisé 10 comportant un élément de commande d'un système d'assistance mécanique à ressort, apte à accumuler dans un premier temps de l'énergie lorsque les dents du baladeur viennent en butée contre celles du pignon à craboter pour passer une vitesse, et à restituer cette énergie par détente dans un deuxième 15 temps, pour assister l'engagement des dents du baladeur entre celles du pignon. Cette invention trouve une application non limitative, sur des boîtes de vitesse de type « robotisée », c'est-à-dire dont le fonctionnement est celui d'une boite 20 manuelle, mais dont le passage des vitesses est automatisé, sans mécanismes de synchronisation du pignon fou lors de l'engagement d'une vitesse. Dans les systèmes de commande interne de passage de vitesses sans mécanismes de synchronisation, on utilise 25 généralement des baladeurs à dents plates, ou « clabots », qui viennent dans la plupart des cas en butée contre les dents du pignon de vitesse à craboter, avant de tourner légèrement par rapport au pignon pour pouvoir s'engager entre ses dents. 30 Ce type de commande est généralement utilisé pour des applications en « formule un » ou en rallye, où le temps de passage des vitesses est le critère primordial. Sur des véhicules moins sportifs, le problème à résoudre est d'obtenir un temps de passage le plus court possible, sans 35 pour autant générer de choc à l'engagement. Pour atteindre les niveaux de confort de passage exigés sur des véhicules de tourisme, on peut utiliser des dispositifs d'aide au passage, faisant intervenir un ressort de résistance capable d'accumuler de l'énergie en se comprimant pendant la phase de synchronisation et de libérer l'énergie à l'issue de celle-ci, pour faciliter le crabotage du pignon. Par la publication FR 2 988 800, on connaît un système d'actionnement d'un baladeur à clabots, comportant un pontet rigide de déplacement de fourchette muni de deux bras engagés autour d'un axe de commande de fourchette, de manière à autoriser son propre déplacement axial le long de cet axe sous le contrôle d'un organe externe de commande de passage. Le système comporte en outre un ressort de résistance entouré autour de l'axe de fourchette entre les deux bras du pontet et deux bagues d'arrêt en appui entre les extrémités du ressort et les bras du pontet, de manière à pouvoir coulisser avec un débattement limité le long de l'axe. Avec un tel dispositif, le principe de l'assistance consiste à comprimer un ressort qui emmagasine l'énergie fournie par l'actionneur lorsque les dents du baladeur et du pignon sont en butée, et à libérer cette énergie lorsque le crabotage est possible, par accélération de la fourchette. L'accélération obtenue dépend de la compression du ressort, et donc du couple transmis par le moteur électrique pendant la phase où les dents sont en butée. Comme indiqué sur la figure 1, un tel système d'actionnement peut être commandé électriquement de la manière suivante : un doigt 1, qui est déplacé en rotation par un moteur électrique (non représenté), entraine en translation l'ensemble mécanique constitué du crabot 2 et du pontet 3, qui pousse l'axe fourchette 4 et la fourchette 6 par l'intermédiaire du système d'assistance comprenant le ressort 7. La fourchette 6 est elle-même positionnée dans la gorge 8a du baladeur 8, et le déplace pour le craboter (ou le « décraboter ») dans le pignon 9, lors d'un engagement (désengagement) de rapport. La commande se fait par la tension appliquée sur le 5 moteur électrique de l'actionneur. Les variables mesurées et utilisées dans la régulation sont la position du doigt et le courant de l'actionneur. C'est la position de la fourchette qui détermine le passage des vitesses, mais cette mesure n'est pas accessible à la régulation. La régulation de 10 commande s'effectue sur la position du doigt, qui est en amont des moyens d'assistance dans la chaîne cinématique de commande. Pendant la phase de butée des dents du baladeur sur celles du pignon, la régulation de position du doigt tend à 15 augmenter le couple moteur pour compenser la résistance du ressort, au risque de ne pas pouvoir freiner suffisamment le système, quand le baladeur se libère. Si le dépassement de position de la fourchette/baladeur est trop important, il peut y avoir un choc entre le baladeur et le pignon, dû à 20 l'arrêt en fond de dents. De plus, la durée de la phase de butée n'est pas constante, puisqu'elle dépend de la position relative des pignons lors de la décision du passage de vitesse, qui est aléatoire. Elle dépend aussi de la vitesse relative du pignon et du baladeur, qui dépend de la capacité 25 de régulation du système par le moteur électrique de traction. Enfin, une forte réduction de la compression du ressort, n'est pas souhaitable, car elle aurait pour effet de ralentir le déplacement du baladeur et de rallonger 30 inutilement le temps de passage, dans les cas où il n'y a pas de problème de butée, puisque les dents du baladeur passent directement entre celles du pignon. La présente invention vise à réaliser un passage de vitesse rapide, sans provoquer de dépassement de la position 35 souhaitée du baladeur, afin d'éviter de ressentir et d'entendre le choc de ses dents entre celles du pignon. Dans ce but, elle prévoit de piloter la tension de commande du moteur d'entraînement en imposant au moteur électrique une tension déterminée entre le début du passage et la mise en butée des dents du baladeur, et de réduire cette tension pendant la période de butée pour limiter la compression du ressort. La régulation dispose ainsi de deux modes distincts, entre lesquels elle bascule lors de la détection de la 10 butée, et lors de la libération des dents du baladeur. Ces dispositions permettent de maîtriser le dépassement de position du baladeur, par régulation de la position du doigt de commande du crabot, en intégrant dans sa commande une détection de la butée du baladeur 15 contre les dents du pignon, de manière à limiter le couple appliqué sur le doigt, pendant la phase de butée. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront clairement de la présente invention, en se reportant aux dessins annexés, sur lesquels : 20 - la figure 1 présente le principe mécanique de l'actionneur dont la régulation doit être assurée, la figure 2 résume la régulation d'actionneur proposée, et la figure 3 détaille la régulation de base de la 25 figure 1 L'actionneur électrique de passage de vitesses illustré de manière non limitative par la figure 1 est sous le contrôle d'un moteur électrique non représenté, dont l'arbre de sortie entraîne une pièce tournante 1, liée en 30 rotation avec un élément de commande, tel qu'un doigt de passage de vitesses 2. Le doigt 2 est engagé dans la gorge 3 d'un pontet rigide 3, tel que décrit dans la publication FR 2 988 800, qui est muni de deux bras 3a engagés autour de l'axe de commande 4 d'une fourchette 6 de commande d'un 35 baladeur 7 à dents plates, ou « clabots » 8. Le déplacement du baladeur s'effectue sous le contrôle du moteur recevant l'information de position d'un capteur de position, par exemple la position du doigt 2, et d'un ressort de résistance 9 enroulé autour de l'axe 4 entre les deux bras 3a du pontet. Deux bagues 11 limitent la compression maximum du ressort 9 et le débattement du pontet sur l'axe, grâce à la présence de leurs lumières oblongues lla dans lesquelles se déplace une goupille 12, fixée sur l'axe 4. Lors de l'engagement d'une vitesse, l'ensemble 10 constitué du pontet, du ressort, des bagues, de l'axe de fourchette, et de la fourchette, se déplace en bloc jusqu'à ce que la fourchette rencontre une résistance liée à la mise en appui des dents 8 du baladeur contre les dents 13a du pignon 13. Le ressort 9 est comprimé entre les bagues 11 par 15 la poursuite du déplacement du pontet 3 dans une phase de chargement du ressort, entre la mise en appui du baladeur contre le pignon, et son crabotage sur celui-ci, c'est-à-dire l'engagement de ses dents entre celles du pignon. Le ressort se détend alors en restituant l'énergie qu'il a 20 accumulée, pour assister l'engagement du baladeur sur le pignon. Le procédé de régulation d'un actionneur de passage de vitesses proposé concerne un tel baladeur motorisé, comportant un élément de commande d'un système d'assistance 25 mécanique à ressort apte à accumuler dans un premier temps de l'énergie lorsque les dents du baladeur viennent en butée contre celles du pignon à craboter pour passer la vitesse et à restituer cette énergie par détente dans un deuxième temps, pour assister l'engagement des dents du baladeur 30 entre celles du pignon. Conformément à la figure 2, le principe de la régulation repose sur l'alternance de deux modes de régulation : une régulation de base, à partir de l'ordre de 35 passage, jusqu'à l'entrée en butée des dents du baladeur et du pignon, dans laquelle la puissance maximum du moteur peut être utilisée pour déplacer le baladeur, et une régulation d'attente, entre l'entrée en butée et la libération du baladeur. La régulation bascule entre ces deux modes de régulation, lors de la détection de la butée, et lors de la libération des dents du baladeur par celles du pignon. Entre le début du passage et la mise en butée des dents du baladeur, la tension de commande du moteur d'entraînement est donc pilotée dans un premier mode de régulation. Cette régulation de base, illustrée de manière non limitative par la figure 3, est une commande de la tension U d'alimentation du moteur à la puissance maximale du moteur. La tension est asservie à une consigne de position d'un élément de commande de l'actionneur entre le début du passage et la mise en butée du baladeur, tel que le doigt 2 dans le mode de réalisation non limitatif de l'invention décrit. Elle exploite alors en entrée, une consigne de position du doigt, une mesure de sa position, et une mesure du courant. Une consigne de vitesse de déplacement, issue de l'écart entre la mesure et la consigne de position multiplié par un gain K, est comparée à la vitesse mesurée. En fonction de l'erreur de vitesse détectée, un premier correcteur proportionnel intégral délivre une consigne de courant. Cette consigne est comparée à la mesure du courant dans le moteur, dans un deuxième correcteur proportionnel intégral, pour commander la tension de commande U du moteur, à sa puissance maximum. Lorsque l'ensemble des pièces (doigt, pontet, ressort, bagues, axe, fourchette et crabot), se déplace en bloc, le couple délivré par le moteur équivaut, aux frottements près, au produit de l'accélération des pièces, par la masse du bloc. Lorsque le couple appliqué dépasse ce produit, la différence correspond à l'effort résistant de compression du ressort, ce qui signifie que les dents du baladeur sont entrées en butée contre celles du pignon. Le couple moteur instantané n'est pas connu, mais le système dispose d'une mesure du courant. La détection de la butée peut ainsi être assurée par comparaison de l'intégrale du courant du moteur, avec la vitesse de déplacement du doigt, calculée à partir de sa mesure de position. La régulation d'attente est mise en oeuvre pendant la période de butée du baladeur. Son objectif est de limiter le dépassement final de la position baladeur, tout en maintenant une compression suffisante du ressort pour bénéficier des avantages de cette assistance mécanique. Dans ces conditions, la régulation d'attente doit à la fois : - limiter le couple appliqué (la compression du ressort), et - limiter l'action intégrale des régulateurs pendant la phase de butée pour réduire l'inertie lors du déblocage. Pour cela, la consigne de position de l'élément de commande est modifiée pendant la période de butée des dents 20 du baladeur. En variante, on peut réduire la tension imposée au moteur électrique en modifiant la consigne de courant. Grâce à l'assistance mécanique, la fourchette est lancée par le ressort, dès que les dents du pignon ne bloquent plus le baladeur. La libération des dents du 25 baladeur peut donc être détectée par un pic de vitesse sur l'élément de commande. Les avantages de l'invention sont considérables. En particulier, on peut limiter le dépassement de la consigne de position, et du pignon lors de la butée, sans toucher à 30 la régulation de base. Cela permet de régler cette régulation de position au mieux, notamment de réaliser la consigne de position dans le temps le plus court, dans les cas où il n'y a pas de problème de butée, c'est à dire lorsque les dents du baladeur s'engagent directement entre 35 celles du pignon. REVENDICATIONS1. Procédé de régulation d'un actionneur de passage de vitesses à baladeur motorisé (7) comportant un élément de commande (2) d'un système d'assistance mécanique à ressort (9) apte à accumuler dans un premier temps de l'énergie lorsque les dents (8) du baladeur (7) viennent en butée contre celles du pignon à craboter (13) pour passer la vitesse et à restituer cette énergie par détente dans un deuxième temps pour assister l'engagement des dents (8) du baladeur entre celles du pignon (13), caractérisé en ce que la tension de commande du moteur d'entraînement est pilotée entre le début du passage et la mise en butée des dents (8) du baladeur dans un mode de régulation de base imposant au moteur électrique une tension déterminée, et en ce que la tension de commande est réduite pendant la période de butée, pour limiter la compression du ressort (9). 2. Procédé de régulation selon la revendication 1, caractérisé en ce que la régulation bascule entre deux modes de régulation distincts, lors de la détection de la butée et lors de la libération des dents (8) du baladeur (7) par celles du pignon (13). 3. Procédé de régulation selon la revendication 2, caractérisé en ce que la butée est détectée par comparaison de l'intégrale du courant du moteur, avec la vitesse de déplacement de l'élément de commande (2), calculée à partir de sa mesure de position. 4. Procédé de régulation selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que la tension est asservie à une consigne de position d'un élément de commande de l'actionneur entre le début du passage et la mise en butée du baladeur. 5. Procédé de régulation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la 35 consigne de position de l'élément de commande est modifiéependant la période de butée des dents du baladeur contre celles du pignon. 6. Procédé de régulation selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que la tension 5 imposée au moteur électrique est réduite en modifiant la consigne de courant. 7. Procédé de régulation selon l'une des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que la libération des dents du baladeur est détectée par un pic de vitesse sur 10 l'élément de commande. 8. Procédé de régulation selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'élément de commande est un doigt de commande d'une fourchette de baladeur. 15