FR2485650A1 - Dispositif electro-hydraulique de modulation de montee en pression serie lors de l'alimentation d'un recepteur - Google Patents

Abstract

DISPOSITIF D'ALIMENTATION D'AU MOINS UN RECEPTEUR HYDRAULIQUE, EN PARTICULIER POUR UNE BOITE DE VITESSES AUTOMATIQUE PAR L'INTERMEDIAIRE D'AU MOINS UNE ELECTROVANNE A TROIS VOIES A BILLE, CARACTERISE PAR LE FAIT QU'IL COMPREND UN MODULATEUR DE MONTEE EN PRESSION CONSTITUE PAR DEUX CONDUITES 6, 7 EN PARALLELE COMPORTANT UN ETRANGLEUR DIFFERENT DONT L'UN G A UN GRAND TROU ET DONT L'AUTRE P UN PETIT TROU, CES DEUX CONDUITES 6, 7 ETANT CONNECTEES AUX DEUX VOIES AXIALES A, B DE LADITE ELECTROVANNE DONT LA VOIE LATERALE C EST CONNECTEE A UNE SOURCE DE PRESSION; QUE LADITE ELECTROVANNE EST MUNIE D'UN RESSORT DE RAPPEL 5 TENDANT A ECARTER LA BILLE 4 OU CLAPET DU BOBINAGE 1; ENFIN QUE LEDIT BOBINAGE 1 EST ALIMENTE PAR UN DISPOSITIF ELECTRONIQUE E A L'AIDE D'UN COURANT HACHE, D'AMPLITUDE ET DE PERIODE CONSTANTES MAIS DE RAPPORT CYCLIQUE VARIABLE.

Description

Dispositif électro-hydraulique de modulation de montée en

pression série lors de l'alimentation d'un récepteur.

L'invention concerne la commande d'un récepteur hydrauli-

que, et en particulier d'un organe de commander embrayage ou frein, commandé hydrauliquement dans une botte de vitesses automatique. Une botte de vitesses automatique comporte habituellement un convertisseur de couple et plusieurs rapports de réduction

mécaniques qui sont enclenchés automatiquement par un gouver-

neur en fonction des paramètres de marche du véhicule, tel que la vitesse du véhicule, la vitesse de rotation du moteur, le degré d'enfoncement de la pédale d'accélérateur et la position d'un levier de commande. Le gouverneur est le plus souvent du type électronique numérique qui se prête particulièrement bien au traitement de ces diverses informations, et les divers rapports de vitesses sont obtenus par diverses combinaisons d'actionnement d'organes de commande, embrayages ou freins, le

plus souvent du type multidisque actionné par un piston annu-

laire alimenté par une pression d'huile.

Il est donc nécessaire d'avoir pour chacun des organes de commande une interface électro-hydraulique, c'est-à-dire un organe qui, à partir d'un signal électrique provenant du gouverneur, puisse commander l'établissement ou l'interruption

d'une pression d'huile au récepteur à partir d'une source com-

mune de pression régulée entraînée par le moteur.

Une telle fonction peut naturellement être remplie par une électrovanne, et en particulier par une électrovanne à trois voies du type décrit dans le brevet français 78 29442

qui est particulièrement simple. En effet, une telle élec-

trovanne est constituée essentiellement d'un solénoide disposé autour d'un conduit ferromagnétique par lequel arrive le fluide à distribuer, avec une bille ferromagnétique refermant un siège à l'extrémité de ce conduit lorsque le solénoide est - excité, tandis que lorsqu'il n'est pas excité, cette bille repoussée tout naturellement par la pression du fluide vient obturer un siège dans la direction opposée et correspondant à un conduit d'évacuation, le départ du conduit d'utilisation

débouchant entre les deux sièges précédent.

Une telle électrovanne présente cependant l'inconvénient de fonctionner par tout ou rien, ce qui perturbe de manière importante le confort longitudinal des passagers du véhicule

en raison de la brutalité des opérations de freinage ou d'em-

brayage qui en résultent.

Dans certaines bottes automatiques, il est prévu de ralentir le déplacement des divers pistons annulaires au moyen

d'un simple étranglement dans l'alimentation correspondante.

Une telle solution ne peut cependant pas convenir étant donné que chacun des organes, embrayage ou frein, est commun à plusieurs rapports de vitesse, selon les diverses combinaisons utilisées, et que la vitesse requise de mise en action est

différente selon le rapport de vitesse considéré et les con-

ditions de fonctionnement. En outre, cet étranglement augmente de façon indésirable le temps d'approche du piston annulaire

correspondant au rattrapage du jeu fonctionnel de libération.

Le but de l'invention est d'éliminer les inconvénients précédents en fournissant le moyen de moduler électriquement la pression au récepteur en fonction de différents paramètres

variables tout en utilisant néanmoins une ou plusieurs élec-

trovannes simplifiées du type précédent ou légèrement modi-

fiées.

L'invention consiste essentiellement, entre l'alimen-

tation hydraulique régulée et le récepteur, à disposer deux circuits hydrauliques en parallèle commandés simultanément par

une même électrovanne à trois voies et comportant respecti-

vement un étrangleur à petit trou de passage et un étrangleur

à plus grand trou de passage, et à commander cette électro-

vanne par des signaux de commande rectangulaires à rapport cyclique variable pour moduler la variation de pression au récepteur. En particulier pour l'application aux boîtes de vitesses is automatiques, qui comportent plusieurs récepteurs, il est possible de les commander à l'aide d'une seule électrovanne de

modulation, donc un seul circuit électrique de commande cy-

clique, en utilisant en outre une électrovanne de distribution fonctionnant par tout ou rien et distribuant la pression modulée à chacun des récepteurs. Les diverses électrovannes de distribution sont naturellement placées en parallèle entre

elles, mais chacune en série avec l'électrovanne de modula-

tion, les diverses électrovannes de distribution et celles de modulation pouvant par ailleurs être constituées par des

organes identiques.

D'autres particularités de l'invention apparaîtront dans

la description qui va suivre d'un mode de réalisation pris

comme exemple et représenté sur le dessin annexé, sur lequel g la fig. 1 est un schéma synoptique d'ensemble d'une commande pour deux récepteurs;

la fig. 2 représente le graphique des variations en fonc-

tion du temps des diverses grandeurs électriques et hydrau-

liques; les fig. 3 et 4 représentent deux versions différentes de

réalisation du dispositif électronique de commande des électro-

valves.

La partie encadrée désignée par L sur la fig. 1 repré-

sente sensiblement une électrovanne selon le brevet français

78 29442. Pour cette raison, la construction de cette électro-

vanne n'est représentée que de manière schématique. Elle comporte essentiellement une bobine 1, une voie a située dans 29 l'axe de la bobine et traversant celle-ci jusqu4à un siège 2, une autre voie b située dans le prolongement de la précédente et aboutissant à un autre siège 3, une bille 4 pouvant obturer l'un ou l'autre des sièges 2 ou 3 selon que la bobine 1 est excitée ou non, enfin une troisième voie c débouchant à la 3t) périphérie de la bille entre les sièges 2 et 3. En réalité cette troisième voie c est disposée concentriquement à la périphérie de la voie b dans la construction décrite dans le brevet antérieur susmentionné. Elle est toutefois représente

latéralement pour simplifier la compréhension.

Dans l'application décrite dans le brevet susmentionnée, la voie a est réunie à une-source de pression constante, la voie b constitue le retour au bac, et la voie c conduit au récepteur. Ce dernier est donc alternativement commuté sur la pression constante, en l'absence de courant d'excitation, ou à la pression zéro en cas d'excitation de la bobine 1. Par

ailleurs, comme exposé dans le brevet susmentionné, la pres-

sion arrivant par a suffit à repousser la bille du siège 2 vers le siège 3 lorsqu'on cesse d'exciter la bobine 1, de telle manière qu'il n'est pas besoin de prévoir de ressort de rappel pour la bille. Naturellement, dans cette application le seul fonctionnement envisagé est un fonctionnement par tout ou 1G rien, c'est-à-dire que le courant d'excitation ne peut prendre qu'une valeur nominale ou la valeur nulle, et par conséquent la bille 4 n'a que deux positions d'équilibre stable, l'une

obturant le siège 2, et l'autre le siège 3.

Conformément à la présente invention, l'électrovanne gui 13 vient d'être rappelée se trouve constituée et utilisée d'une manière différente dans le but de pouvoir moduler la pression

alimentant le récepteur.

Pour cela une première modification consiste à connecter la source de pression constante sur la voie c et non plus plus 2o sur la voie a. L'huile est alors distribuée alternativement sur la voie a et sur la voie b, selon l'état d'excitation ou

de non excitation de la bobine 1.

Etant donné que, dans ces conditions, la pression d'huile ne peut plus constituer un moyen de rappel pour la bille 4, on

rajoute un ressort 5 passant à travers le siège 2 et repous-

sant normalement la bille 4 sur le siège 3. En effet, faute d'un tel ressort la bille 4 resterait collée sur le siège 2

par la pression arrivant en c même après coupure de l'excita-

tion de la bobine 1.

Une troisième modification, qui est, comme la première, externe à l'électrovanne L, consiste à raccorder chacune des voies a et b sur des conduites 6 et 7 placées en parallèle et aboutissant à une conduite commune 8 destinée à alimenter le récepteur R. En outre, sur chacune de ces conduites 6 et 7 on place un étrangleur de calibre différent. Pour simplifier l'exposé on désignera par G l'étrangleur présentant le plus grand trou, disposé sur la conduite 6 correspondant à la voie a, et par P celui comportant le plus petit trou, disposé sur la conduite 7 correspondant à la voie b. Lorsque la bobine 1 est excitée, l'huile est donc obligée de passer par le petit trou P et subit une perte de charge maximum par laminage. Au contraire, lorsque la bobine 1 n'est plus excitée, l'huile peut passer par le plus grand trou G et subit de ce fait un

laminage plus réduit.

Enfin, la modification la plus importante consiste à alimenter cette bobine 1, non plus par un courant permanent,

mais par un courant haché sous forme de créneaux rectangu-

laires avec un rapport cyclique variable. De cette manière en effet, la vitesse de montée en pression dans la canalisation 8 et le récepteur R peut être modulée à volonté et en continu, par la seule action sur le rapport cylique entre le temps d'établissement et le temps total du cycle, entre la vitesse de montée en pression la plus réduite, qui correspond au seul passage par P et un rapport cyclique nul, jusqu'à une vitesse

de montée en pression la plus grande, qui correspond au pas-

sage par G et un rapport cyclique égal à 1. Un simple dispo-

So sitif électronique de commande E peut assurer cette modulation du rapport cyclique, donc de la vitesse de montée en pression du récepteur R.

Tout ce qui précède convient si l'on n'a qu'un seul ré-

cepteur, ou si l'on.consent à placer un dispositif électro-

nique individuel E pour chacun des récepteurs R.lorsqu'ils sont plusieurs. Cependant dans de nombreuses applications, et en particulier dans le cas des bottes de vitesses automatiques

rappelées plus haut, il existe plusieurs récepteurs, embra-

yages ou freins, généralement quatre ou cinq, dont plusieurs

d'entre eux, généralement deux ou trois, doivent être com-

mandés en même temps avec la même loi de montée en pression pour chacune des combinaisons correspondant à chacun des

rapports de vitesses.

Dans ce cas il est alors préférable, conformément à l'invention, de n'utiliser qu'un dispositif électronique unique E et une seule vanne de limitation L, et, pour chacun des récepteurs, tel que R, utiliser une vanne de distribution D placée en dérivation sur la canalisation 8, donc en série

avec l'électrovanne L. Pour simplifier la fig. 1 on a repré-

senté sur celle-ci uniquement deux vannes de distribution D et D' correspondant à deux récepteurs R et R', mais il est bien évident que ce nombre peut être quelconque. On remarque sur le schéma de la fig. l que chacune des électrovannes de distribution D peut être constituée à son tour par une électrovanne selon le brevet français antérieur

susmentionné, mais que dans ce cas les voies a, b et c re-

trouvent leur utilisation initiale rappelée plus haut, de sorte que le ressort 5 devient inutile. Toutefois on a intérêt à le conserver dans un seul but de standardisation des divers organes constituant la commande. Il est clair d'autre part que

le bobinage l de chaque électrovanne telle D peut être com-

mandé par tout ou rien puisque la fonction de limitation est

dévolue à l'électrovanne L placée en amont. Chacune des élec-

trovannes D se comporte donc comme décrit dans le brevet

susmentionné, à cette seule différence que sa source d'ali-

mentation n'est pas à pression constante mais à pression

modulée.

Le rôle du dispositif électronique E est donc, en fonc-

tion des paramètres d'entrée, de décider d'une part quelle est la combinaison des récepteurs qui doivent être alimentés, et d'autre part quelle est la loi de montée en pression la plus

appropriée au cas considéré. Il produit alors-dans les di-

verses connexions telles que 9 et 9' la variation de courant nécessaire, selon la combinaison désirée, cette variation correspondant pour un embrayage ou un freinage à une chute de courant depuis la valeur nominale jusqu'à une valeur nulle comme représenté par le graphique a sur la fig. 2. En effet, c'est la coupure du courant d'excitation de la bobine i du distributeur D qui produit la distribution de la pression au récepteur R correspondant. Ensuite, le dispositif électronique E envoie dans la connexion 10 le courant haché d'excitation de la bobine l de l'électrovalve de limitation L avec le rapport

cyclique qui a été calculé.

Sur la fig. 2 on a représenté les graphiques en fonction du temps, en a de l'intensité IR parcourant la bobine 1 d'une des électrovannes de distribution D, en b et c l'intensité IL

parcourant la bobine 1 de l'électrovanne de limitation L, res-

7 pectivement pour un temps d'établissement relativement long et relativement court, et en d les courbes de montée en pression correspondantes.

On voit qu'à partir de l'instant de la chute de l'inten-

sité 'R' le courant IL n'est pas établi immédiatement. En effet, pour gagner du temps on a intérêt à utiliser le grand

trou G pour la manoeuvre d'accostage du récepteur R, c'est-à-

dire durant le rattrapage du jeu de fonctionnement qui dure un temps t0. Pendant ce temps t0 la courbe de pression subit une

montée brusque suivie d'un palier il correspondant prati-

quement au tarage du ressort de rappel du vérin récepteur

ainsi qu'au frottement des garnitures d'étanchéité.

Dans une première variante, ce temps t0, qui varit assez peu pour chaque récepteur R, peut être calculé au préalable et

utilisé pour régler une temporisation.

Dans une seconde variante, l'instant o l'on atteint la fin du remplissage peut être mesuré à l'aide de monocontacts , 15' qui sont raccordés hIydrauliquement chacun sur leur récepteur respectif R, R' et qui sont tarés pour envoyer un signal électrique lorsque leur pression, telle que PR atteint

et dépasse une valeur P0 déterminée à l'avance et qui corres-

pond au palier précédemment indiqué.

Chacun de ces-monocontacts envoie alors à l'ensemble électronique E par des connexions électriques 16, 16' un signal qui est utilisé à la place de celui fourni par la

i0 temporisation de la première variante.

L'organigramme de l'ensemble électronique E est repré-

senté sur la fig. 3 pour la première version avec tempori-

sation, et sur la fig. 4 pour la deuxième version avec mono-

contact. Au bout du temps to, ainsi calculé ou mesuré, on arrive au point A représentant sensiblement la fin du remplissage. A

partir de ce moment on commence à envoyer le courant en cré-

neaux avec des temps d'établissement te et des temps de cou-

pure tc, le total des deux représentant la période T qui peut

être choisie constante, par conséquent commune aux deux graphi-

ques b et c.

A partir du point A, les jeux étant rattrapés comme on

l'a vu, la courbe de montée en pression dans le vérin annu-

laire dépend essentiellement des déformations élastiques de

l'ensemble du dispositif, ainsi que du débit d'huile d'ali-

mentation. Ainsi, si le courant IL est établi à sa valeur nominale, l'alimentation se faisant par le petit trou P, la courbe de montée en pression est représentée par la droite 12 en trait interrompu sur le graphique d. Au contraire, si le courant est coupé, l'alimentation se fait par le grand trou G et la courbe de montée en pression est représentée par la

droite 13 également en -trait interrompu sur le graphique d.

Chaque fois que sur un des graphiques b ou c le courant IL est à sa valeur nominale, la courbe de montée en pression

correspondante, B ou C, présente un segment de droite paral-

lèle à 12, et chaque fois que ce courant est coupé, la courbe

correspondante est représentée-par un segment de droite paral-

lèle à 13. On obtient ainsi des courbes B et C en forme de ligne brisée dont la pente moyenne est fonction du rapport

cyclique tE/T.

Naturellement pour la clarté du graphique, on a pris sur la fig. 2 une période T relativement importante, mais il est clair que cette période T peut être beaucoup plus réduite au

point que les courbes B et C soient remplacées chacune prati-

quement par une droite représentant la pente moyenne. D'autre part ces droites représentatives de la vitesse de montée en pression dans le récepteur à partir du point A ont une pente qui peut être modulée en continu entre les pentes des droites 12 et 13, la droite 12 étant naturellement obtenue avec un rapport cyclique égal à 1 (établissement permanent) et la

droite 13 avec un rapport cyclique nul (coupure permanente).

Naturellement, les courbes B et C cessent de monter dès que la pression a atteint la pression nominale PA' ce qui se produit plus ou moins tôt selon la valeur du rapport cyclique. A partir du point o la courbe s'est infléchie en palier, la continuation de l'alimentation du courant en créneau n'a plus

aucun effet et l'on a donc intérêt à l'interrompre.

Pour cela l'ensemble électronique E interrompt cette alimentation au bout d'un temps t1 déterminé à la valeur supérieure correspondant à tous les cas de variation. A titre d'exemple ce temps peut correspondre tout simplement à un certain nombre de périodes T. L'invention permet ainsi dans toutes les circonstantes,

c'est-à-dire pour tous les passages de vitesses et les di-

verses valeurs des paramètres d'entrée, de réaliser la loi de montée en pression la plus appropriée, c'est-à-dire celle qui concilie le plus grand confort longitudinal pour les occupants du véhicule avec le minimum de perte de temps, et le minimum de perte d'énergie, tant d'énergie électrique que d'énergie

mécanique de glissement des embrayages et freins.

Claims (7)

REVENDICATIONS

1. Dispositif d'alimentation d'au moins un récepteur

hydraulique, en particulier d'un organe de commande hydrau-

lique tel que embrayage ou frein, à partir d'une source de pression hydraulique et par l'intermédiaire d'au moins une électrovanne à trois voies de type simplifié comportant un bobinage qui déplace une bille ou clapet magnétique entre deux sièges o aboutissent deux des voies axiales avec la troisième latérale aboutissant entre les deux sièges, caractérisé par le fait qu'il comprend au moins un modulateur de montée en pression constitué par deux conduites (6, 7) en parallèle comportant chacune un étrangleur différent dont l'un (G), ayant le plus grand trou, correspond à la montée en pression la plus rapide désirée, et dont l'autre (P), ayant le plus petit trou, correspond à la montée en pression la plus lente, ces deux conduites (6, 7) étant connectées aux deux voies axiales (a, b) de ladite électrovanne dont la voie latérale (c) est connectée à ladite source de pression; que ladite électrovanne est munie d'un ressort de rappel (5) tendant à écarter la bille (4) ou clapet du bobinage (1); enfin que ledit bobinage (1) est alimenté par un dispositif électronique (E) à l'aide d'un courant haché, d'amplitude et

de période constantes mais de rapport cylique variable.

2. Dispositif selon la revendication 1, destiné à plu-

sieurs récepteurs (R, R'), en particulier pour une boite de vitesses automatique, caractérisé par le fait qu'il comporte

un seul limiteur (L, 6, 7, G, P) et un seul dispositif élec-

tronique (E) d'alimentation cyclique, ce limiteur étant placé en amont en série avec diverses électrovannes distributrices

(D, D') placées elles-mêmes en parallèle entre elles et corres-

pondant chacune à un des récepteurs (R, R'), ces vannes distri-

-butrices étant du type ordinaire et alimentées en tout ou rien.

3. Dispositif selon la revendication 2, caractérisé par le fait que le dispositif électronique (E) reçoit divers paramètres d'entrée et détermine d'une part la combinaison de ceux des récepteurs (R, R') qui doivent être alimentés a l'instant d'un changement, et d'autre part la loi optimale de montée en pression correspondant a ce changement; produit la variation du courant tout ou rien (IR IRI) d'alimentation des 9 électrovannes de distribution (D, D') correspondantes, puis

pendant un laps de temps (t0), laisse l'électrovanne de limi-

tation (L) dans la position correspondant au passage par le gros trou (G), et seulement après ce laps de temps alimente cette électrovanne (L) à l'aide d'un courant haché (IL) dont le rapport cyclique (te/T) est déterminé en fonction de ladite loi optimale, ce courant haché étant continué jusqu'à un ordre d'interruption.

4. Dispositif selon la revendication 3, caractérise par le fait que la fin dudit laps de temps est déterminée par une temporisation qui envoie un signal au bout d'un temps (t0) prédéterminé.

5. Dispositif selon la revendication 3, caractérise par le fait que la fin dudit laps de temps est déterminée par un manocontact (15, 15') associé à chaque récepteur (R, R') et qui envoie un signal lorsque la pression correspondante (PRy

PR,) atteint ou.dépasse une pression (P0) prédéterminée.

6. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 4

et 5, caractérise par le fait que le dispositif électronique (E) comporte en outre un temporisateur fournissant ledit ordre

d'interruption au bout d'un autre laps de temps (tl) prédéter-

miné pour être suffisant avec toutes les vitesses possibles de montée en pression;

7. Dispositif selon l'une quelconque des revendications 2

à 6, caractérisé par la fait que la vanne de limitation (L) et les diverses vannes de distribution (D, D') ont toutes des

configurations identiques et ne diffèrent que par leur raccor-

dement hydraulique et leur alimentation électrique.