FR2732431A1 - Dispositif pour commander une unite de liaison a frottement pouvant etre enclenchee et desenclenchee, dans un dispositif de changement de vitesse d'une transmission automatique a etages de vitesses - Google Patents
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Abstract
Dans ce dispositif, au début d'un changement de vitesse (phase 8), la pression de travail d'une unité de liaison à frottement de la transmission est réglée par une unité de commande électronique conformément à un profil de consigne prédéterminé (7) et en fonction de valeurs de correction déterminées à partir d'écarts valeur de consigne - valeur réelle de la pression d'une soupape de régulation de pression, de la pression de travail et du couple de transmission de l'unité de liaison (p-Ventil-ist, p-Ventil-soll, p-Kup) dans le temps. Application notamment aux transmissions automatiques de véhicules automobiles.
Description
L'"invention concerne un dispositif pour commander
la pression de travail d'un organe de réglage à fluide com-
primé pour actionner une unité de liaison à frottement
(accouplement ou frein) pouvant être enclenchée et désen-
clenchée, entre des éléments associés de transmission d'un dispositif de changement de vitesse d'une transmission automatique à étages de vitesses d'un véhicule automobile,
et dans lequel, lors de l'apparition d'un signal de change-
ment de vitesse pour un changement de vitesse, la valeur de consigne de la pression de travail est réglée par une unité de commande électronique, par commande d'une soupape de
régulation électromagnétique, conformément à un profil pré-
déterminé dans le temps, pendant une phase de remplissage au cours de la durée de changement de vitesse, et la phase de remplissage se termine à l'instant, auquel la pression
de travail dans l'organe de réglage et la pression comman-
dée de la soupape de régulation raccordée possèdent la même
valeur de pression d'application.
Un dispositif du type indiqué plus haut a été proposé dans la demande de brevet allemand non publiée
antérieurement P 44 32 850.8-12. Dans le dispositif pro-
posé, l'idée est de pouvoir utiliser pour la commande de quatre états de changement de vitesse - à savoir deux états stationnaires et deux états non stationnaires - deux unités de liaison à frottement participant à un changement de
vitesse, uniquement une soupape électromagnétique de com-
mande ou de régulation devant être commandée par une unité
de commande électronique.
Dans des transmissions à commande électronique,
lors d'un changement de vitesse, l'unité de liaison à frot-
tement, qui s'enclenche, est commandée par l'intermédiaire d'une soupape magnétique. Cette soupape règle la pression
nécessaire pour le remplissage et la poursuite de la com-
mande de l'unité de liaison à frottement. La soupape magné-
tique est la plupart du temps une soupape à action propor-
tionnelle ou une soupape modulée selon une modulation d'impulsions en durée. Le système électronique ne reçoit aucune signalisation en retour concernant le niveau de pression à la fin du remplissage. Ce niveau de pression et le couple d'application, qui y est lié, ont une influence
essentielle sur le confort au début de l'opération de chan-
gement de vitesse. La régulation, qui est souvent présente, du changement de vitesse n'a aucune influence dans cette gamme du début de l'opération de changement de vitesse, étant donné que cette régulation peut corriger uniquement
l'allure de la vitesse de rotation après le remplissage.
Le confort au début de l'opération de changement de vitesse doit être optimisé au moyen d'un réglage précis
de l'excès de remplissage pendant la phase d'application.
A cet effet, il est nécessaire de disposer d'une grandeur qui permette de tirer une conclusion quant à la
pression effectivement présente.
L'utilisation de capteurs de pression est compli-
quée et coûteuse. En outre, des écarts du coefficient de frottement ou de la force du ressort de rappel de l'unité de liaison à frottement, qui s'enclenche, ne pourraient pas
être détectés.
C'est pourquoi l'invention a pour but
essentiellement d'optimiser le confort au début de l'opéra-
tion de changement de vitesse, sans en être réduit à utili-
ser des capteurs de pression.
Le problème exposé est résolu avantageusement conformément à l'invention à l'aide d'un dispositif du type
indiqué plus haut, caractérisé en ce que le profil prédé-
terminé de consigne pendant la phase de remplissage est déterminé en supplément par une valeur de correction (p_kor), qui est formée en fonction de la différence de pression (dp), qui correspond à l'écart (dM) entre la valeur réelle (M Kupist) et la valeur de consigne (M_Kup_soll) du couple de transmission (M_Kup) de l'unité de liaison à frottement (Kup), et que la valeur de consigne (M_Kup_soll) du couple de transmission (M_Kup) est formée à
partir d'une valeur de pression de consigne du profil pré-
déterminé et à partir d'un facteur géométrique (k_Kup), qui dépend des dimensions géométriques de l'unité de liaison à frottement (Kup), à condition que l'on ait (1) M_Kup_soll = k_Kup * p_soll, que la valeur réelle (MKup-ist) du couple de transmision (M_Kup) est formée à partir du couple (M_T) de l'arbre d'entrée de la transmission et à partir du moment d'inertie (M_@) des masses tournantes (e) à condition que l'on ait (2) MKup-ist = MT + M_-, et que le couple (M_@) des masses tournantes est formé à
partir de la masse tournante (O) et de la vitesse de rota-
tion (nT) de l'arbre d'entrée de la transmission à condi-
tion que l'on ait (3) M_@ = 2 * n * O * (dnT/dt),
et que le couple (M_T) de l'arbre d'entrée de la transmis-
sion est formé à partir de la vitesse de rotation (n_Mot)
d'un moteur d'entraînement, à partir de la vitesse de rota-
tion (nT) d'une roue, reliée à l'arbre d'entrée de la transmission, d'une turbine d'un convertisseur de couple hydrodynamique, à partir de la courbe caractéristique (À) du convertisseur avec les paramètres associés, à savoir la vitesse de rotation du moteur (nMot) et la vitesse de rotation (n_T) de la roue de la turbine, ainsi qu'à partir d'une constante (K) du convertisseur de couple à condition que l'on ait (4) M T = K * A * (nMot)2, et que la différence (dp) de la pression de travail (p) est
déterminée à partir de l'écart (dM) du couple de transmis-
sion (M_Kup) et à partir du facteur géométrique (k_K) de l'unité de liaison à frottement (Kup) à condition que l'on ait dM
(5) dp = ----
k_Kup Dans le dispositif selon l'invention, la pression de remplissage est détectée par l'intermédiaire du couple d'application. Le couple M_Kup_soll, que l'unité de liaison
à frottement doit transmettre avec la pression de remplis-
sage commandée, est comparé au couple effectivement présent MKup_ist. Des capteurs, qui mesurent directement le couple, ne sont pas encore appropriés pour une utilisation en grande série. Par conséquent, le couple est déterminé à
l'entrée de la transmission par l'intermédiaire du conver-
tisseur. A cet effet il faut disposer des vitesses de rota-
tion à l'entrée et à la sortie du convertisseur. Ces signaux sont présents dans l'unité de commande électronique par l'intermédiaire de la vitesse de rotation n M du moteur et de la vitesse de rotation nT de la turbine. Le couple au niveau de la roue de la turbine du convertisseur peut
être déterminé par l'intermédiaire de la courbe caractéris-
tique À = f(n_M; n_T) et de la constante K du convertis-
seur: M_T = K * À * (nM)2. Étant donné que les vitesses de
rotation présentent des fluctuations relativement impor-
tantes, un filtrage est judicieux. En général des masses rotatives e sont en outre accélérées entre la sortie du transducteur et l'unité de liaison à frottement, qui s'enclenche. C'est pourquoi, ce couple M_G doit être
conjointement pris en compte pour une détermination cor-
recte du couple au niveau de l'unité à liaison par frotte-
ment. Ceci s'effectue par l'intermédiaire du gradient mesuré de la vitesse de rotation de la turbine: M_O = 2 * n * O * (dn_T/dt) Par conséquent on obtient le couple effectivement transmis par l'unité de liaison à frottement qui s'enclenche, à savoir MKup_ist = M_T + M_O. Le couple de consigne M_Kup_soll de l'unité de liaison à frottement, qui s'enclenche, peut être déterminé au moyen de l'excès de remplissage p_fUll et d'un facteur géométrique k_Kup: M_Kupsoll = kKup * pfûll. Avec le couple réel et le couple de consigne, on obtient l'écart de couple dM et l'écart de pression dp qui sont égaux respectivement à dM = MKup_soll - M_Kup_ist et dp = dm/k_Kup. L'écart est
déterminé moyennant une formation de la valeur moyenne.
Pendant la durée de détection, les écarts sont additionnés
lors de chaque pas temporel de la commande. Après la détec-
tion proprement dite, la valeur sommée est divisée par le nombre des pas. Dans le cas de changements de vitesse, lors desquels la pression n'est pas essentiellement modifiée après le remplissage, l'intervalle de temps de la détection du couple peut être prolongé de façon correspondante. Cela conduit à des résultats sûrs. L'unité de liaison à frottement, qui se désenclenche, ne doit pas fausser le résultat, lors de la détection, par des couples supplémentaires. Dans le cas de changements de vitesse avec
roue libre, ceci est garanti lorsque le couple d'applica-
tion de l'unité de liaison à frottement, qui s'enclenche, est supérieur au couple moteur multiplié par le facteur de conversion. Dans ce cas, le fonctionnement de roue libre
est supprimé lorsque la fin du remplissage est atteinte.
Dans le cas de changements de vitesse sans roue libre, l'unité de liaison par frottement, qui se désenclenche, doit être vidée en temps opportun. D'après les conditions indiquées précédemment, il s'avère qu'un apprentissage de nouvelles valeurs est judicieux uniquement pour de faibles couples. Les valeurs de correction, qui sont obtenues pour des changements de vitesse avec des charges appropriées, peuvent être transposées aux changements de vitesse avec d'autres charges. Un transfert de la correction de pression
est également possible à d'autres changements de vitesse.
Ceci est judicieux lorsque, dans le cas de changements de vitesse déterminés, aucune adaptation n'est possible étant
donné que le convertisseur est toujours contourné. Les cor-
rections apprises sont sommées, dans la mémoire de l'unité
de commande électronique, pour former une correction p_kor.
Pour rendre l'algorithme insensible vis-à-vis d'une pertur-
bation, il est judicieux de ne pas additionner la valeur absolue totale, mais une valeur réduite d'un facteur d'amortissement k_D: p_kor = k_D * dp. Avantageusement, la mémorisation s'effectue dans une mémoire non volatile de sorte que les valeurs sont encore disponibles également
après que l'alimentation en tension a été interrompue.
Dans le dispositif selon l'invention, il est par conséquent essentiel que le degré de remplissage pour les changements de vitesse ultérieurs soit corrigé au moyen d'un algorithme d'apprentissage, la correction s'effectuant au moyen du couple, que l'unité de liaison à frottement,
qui s'enclenche, transmet pendant la phase d'application.
Dans le dispositif selon l'invention, le couple de l'unité de liaison à frottement, qui s'enclenche, est détecté au
moyen du couple présent à l'entrée de la transmission.
L'intervalle de temps de détection pour des couples d'entrée faibles peut être étendu à la phase, pendant laquelle intervient la modification de la vitesse de rotation lors du changement de vitesse. Dans le dispositif selon l'invention, le couple présent à l'entrée de la transmission est corrigé en supplément par le couple d'inertie de masse entre le convertisseur et l'unité de liaison à frottement. Dans le cas du dispositif selon la revendication, il est avantageux que l'unité de liaison à frottement, qui se désenclenche, ne transmette aucun couple pendant la phase d'apprentissage. Ceci est garanti par l'utilisation d'un système de roue libre et par le fait que le couple d'entrée de la transmission est inférieur au couple présent de l'unité de liaison à frottement, qui s'enclenche, auquel cas un vidage en temps opportun de l'unité de liaison à frottement est nécessaire. Dans le cas du dispositif selon l'invention, il est en outre essentiel que la détection du couple s'effectue par l'intermédiaire des vitesses de rotation au niveau du convertisseur et que le signal de couple soit lissé à l'aide de filtres. Dans le dispositif selon l'invention, les résultats d'un changement de vitesse peuvent être appliqués à d'autres changements de vitesse, pour lesquels l'apprentissage n'est pas possible
(par exemple parce que le convertisseur est contourné).
D'autres caractéristiques et avantages de la pré-
sente invention ressortiront de la description donnée
ci-après prise en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure l(a) représente un diagramme de
l'allure de pressions en fonction du temps lors d'un pre-
mier changement de vitesse; - la figure l(b) représente un diagramme de
l'allure de la vitesse de rotation d'entrée de la trans-
mission en fonction du temps lors d'un changement de vitesse; - la figure l(c) représente un diagramme de l'allure de couples en fonction du temps dans le cas d'un changement de vitesse; - la figure 2(a) représente un diagramme de l'allure de pressions en fonction du temps lors d'un second changement de vitesse; - la figure 3 représente une forme de réalisation d'un dispositif selon l'invention sous la forme d'un schéma-bloc; - la figure 4 représente un organigramme pour la détection des écarts de couple dans le dispositif de la figure 3; - la figure 5 représente un organigramme pour la
formation d'une valeur de correction dans le cas du dispo-
sitif de la figure 3; et - la figure 6 représente un organigramme pour le
mode de fonctionnement du dispositif de la figure 3.
Conformément à la figure l(a), lors de l'apparition d'un signal de changement de vitesse à l'instant t_0, la pression de travail p_Kup est réglée conformément à un profil de consigne prédéterminé 7, par la commande d'une soupape électromagnétique de régulation de pression, pendant une phase de remplissage 8, qui est déclenchée sous l'effet du signal de changement de vitesse,
au cours de la durée de changement de vitesse T, qui com-
mence à l'instant t_0 et se termine à l'instant t_3 (auquel la vitesse de rotation d'entrée de la transmission nT
atteint la nouvelle valeur de vitesse de rotation qui cor-
respond à la nouvelle vitesse), la pression pVentil_ist, commandée par la soupape de régulation de pression, suivant le profil 12, tandis que la pression de travail pKup, qui s'établit dans l'organe de réglage de l'unité de liaison à frottement, suit le profil 13. A l'instant t_1, la pression pKup et la pression commandée t Ventilist atteignent la même valeur de pression d'application 10 de sorte que la vitesse de rotation d'entrée de la transmission nT varie et qu'à la phase de remplissage 8 succède une phase 9 d'adaptation de la vitesse de rotation, au cours de la
durée de changement de vitesse T, qui se termine à l'ins-
tant t_3 lorsque la vitesse de rotation associée à la nou-
velle vitesse est atteinte (figure l(b)). Comme le montre la figure l(a), les profils 7 et 12 sont relativement
éloignés l'un de l'autre. Sur la figure l(c), on a repré-
senté la variation du moment d'entrée de la transmission M_T (= moment de la roue de la turbine du convertisseur de couple), de la valeur de consigne MKupsoll du couple de transmission de l'unité de liaison à frottement Kup ainsi que le moment d'inertie de masse M_ des masses tournantes
et on a indiqué la détermination des écarts de couple dM.
Sur la figure 2(a), on a indiqué de quelle manière on obtient, grâce à la correction selon l'invention des profils de consigne 7 et 11, une adaptation aussi bien de la variation de la pression de travail dans l'organe de
réglage de l'accouplement que de la variation de la pres-
sion de la soupape.
On a représenté l'agencement de principe d'une forme de réalisation possible de l'invention, sous la forme d'un schéma-bloc sur la figure 3. Il est constitué de façon
détaillée par une unité 14 délivrant la courbe caractéris-
tique À du convertisseur, un noeud de multiplication 15 pour former le carré de la vitesse de rotation du moteur, un circuit à action proportionnelle 16 pour prendre en compte l'amplification K, et un noeud de multiplication 17 pour calculer le couple MT du convertisseur à partir de la grandeur de sortie de 17 et de À. D'autre part, on utilise un circuit différentiateur 18 pour l'obtention de la
vitesse de rotation de la turbine, un circuit à action pro-
portionnelle 19 pour la formation du couple d'inertie M_ O à partir de la vitesse de rotation dérivée de la turbine, un
noeud de sommation 20 pour additionner MT et M_@ pour for-
mer la valeur MKupist, un circuit à action proportion-
nelle 21 pour former la valeur de consigne M_Kup_soll de l'accouplement à partir de la pression de ce dernier, un noeud de sommation 22 pour former l'écart de couple dM et
un circuit d'intégration 23 pour additionner les écarts.
Les calculs sont représentés après la détection des écarts,
par le carré 24 désigné avec une ligne formée de tirets.
Ces calculs impliquent une formation de la moyenne en 25, un filtrage dans un filtre 26 pour l'amortissement et une sommation des écarts de différents changements de vitesse,
exécutée dans un circuit intégrateur 27.
Le signal de sortie 27 est ajouté à la pression
de l'accouplement par l'intermédiaire d'un circuit addi-
tionneur 28, pendant le changement de vitesse en cours. On a représenté en outre la courbe caractéristique 29 de la soupape et le bloc "hydraulique mécanique" 30 servant à
déterminer le comportement de la transmission.
En liaison avec les figures 4 à 6, le fonctionne-
ment est le suivant: L'unité de liaison à frottement, qui s'enclenche, est chargée avec la pression p_f1ll. Le courant de soupape IRV servant à produire cette pression est déterminé dans un champ de caractéristiques. La vitesse de rotation n_M du moteur et la vitesse de rotation nT de la turbine sont réglées par l'intermédiaire du système hydraulique et du
système mécanique de la transmission. Ces vitesses de rota-
tion sont mesurées. Le couple M_T du côté de la turbine à la sortie du convertisseur peut être déterminé au moyen de la courbe caractéristique À du convertisseur, en fonction du glissement n_M/nT. Pour le calcul de la valeur du couple réel M_Kup_ist de l'unité de liaison à frottement, qui s'enclenche, il faut déterminer en outre, au moyen de l'obtention de la vitesse de rotation nT de la turbine, le moment d'inertie M_@ des parties situées entre l'unité de liaison à frottement et la turbine. La valeur M_Kup_Ist est alors comparée au couple de consigne M Kup_soll. Ce dernier peut être déterminé au moyen de la pression p_fUll. Lors du changement de vitesse en cours, les écarts d et M sont additionnés. Après la détection proprement dite pendant le changement de vitesse, la somme des écarts est évaluée. La
modification de la correction de pression dp_f est détermi-
née au moyen de la formation de la valeur moyenne pendant
la durée de détection et au moyen d'un filtrage. Cette cor-
rection est ajoutée à la correction présente p_kor des changements de vitesse précédents. Lors du changement de vitesse suivant, la pression p K est corrigée par cette
valeur de p_kor.
Claims (4)
1. Dispositif pour commander la pression de tra-
vail d'un organe de réglage à fluide comprimé pour actionner une unité de liaison à frottement (accouplement ou frein) pouvant être enclenchée et désenclenchée, entre des éléments associés de transmission d'un dispositif de changement de vitesse d'une transmission automatique à étages de vitesses d'un véhicule automobile, et dans lequel, lors de l'apparition d'un signal de changement de vitesse pour un changement de vitesse, la valeur de consigne de la pression de travail est réglée par une unité de commande électronique, par commande d'une soupape de
régulation électromagnétique, conformément à un profil pré-
déterminé dans le temps, pendant une phase de remplissage au cours de la durée de changement de vitesse, et la phase de remplissage se termine à l'instant, auquel la pression de travail dans l'organe de réglage et la pression commandée de la soupape de régulation raccordée possèdent la même valeur de pression d'application, caractérisé en ce que le profil prédéterminé de consigne (7) pendant la phase de remplissage (8) est déterminé en supplément par une valeur de correction (p_kor), qui est formée en fonction de la différence de pression (dp), qui correspond à l'écart (dM) entre la valeur réelle (M_Kup_ist) et la valeur de consigne (M Kup_soll) du couple de transmission (M_Kup) de l'unité de liaison à frottement (Kup), et que la valeur de consigne (M_Kup_soll) du couple de transmission (M_Kup) est formée à partir d'une valeur de pression de consigne (31)
du profil prédéterminé (7) et à partir d'un facteur géomé-
trique (k_Kup), qui dépend des dimensions géométriques de l'unité de liaison à frottement (Kup), à condition que l'on ait (1) M_Kup_soll = k_Kup * psoll (7), que la valeur réelle (M Kup-ist) du couple de transmision (M_Kup) est formée à partir du couple (M_T) de l'arbre 1 2 d'entrée de la transmission et à partir du moment d'inertie (M_@) des masses tournantes (O) à condition que l'on ait (2) MKup_ist = MT + MO, et que le couple (M_O) des masses tournantes est formé à partir de la masse tournante (G) et de la vitesse de rota- tion (n_T) de l'arbre d'entrée de la transmission à condition que l'on ait (3) M_O = 2 * n * Q * (dn_T/dt),
et que le couple (M_T) de l'arbre d'entrée de la transmis-
sion est formé à partir de la vitesse de rotation (n_Mot) d'un moteur d'entraînement, à partir de la vitesse de rotation (n_T) d'une roue, reliée à l'arbre d'entrée de la transmission, d'une turbine d'un convertisseur de couple hydrodynamique, à partir de la courbe caractéristique (À) du convertisseur avec les paramètres associés, à savoir la vitesse de rotation du moteur (n_Mot) et la vitesse de rotation (nT) de la roue de la turbine, ainsi qu'à partir d'une constante (K) du convertisseur de couple à condition que l'on ait (4) MT = K * * (nMot)2, et que la différence (dp) de la pression de travail (p) est déterminée à partir de l'écart (dM) du couple de transmission (MKup) et à partir du facteur géométrique (kK) de l'unité de liaison à frottement (Kup) à condition que l'on ait dM
(5) dp = ----
k_Kup
2. Dispositif selon la revendication 1, caracté-
risé en ce que, dans le cas de faibles couples (M_T) de
l'arbre d'entrée de la transmission, qui sont égaux ou seu-
lement légèrement supérieurs au couple de transmission (M_Kup) de l'unité de liaison à frottement (Kup), qui résulte de la valeur de pression d'application (p 10) de la pression de travail (p), la valeur de correction (p_kor)
pendant une phase (9) d'adaptation de la vitesse de rota-
tion, qui succède à la phase de remplissage (8), de la durée de changement de vitesse (T) détermine en supplément un second profil de consigne prédéterminé (11) p = f(M_Mot; n_ab) de la pression de travail (p) en fonction du temps (t), que le second profil de consigne prédéterminé dépend aussi bien du couple (M_Mot) du moteur d'entraînement que de la vitesse de rotation de sortie de la transmission (n_ab), et que pour la formation de la valeur de correction (p_kor) pendant la phase (9) d'adaptation de la vitesse de rotation, une valeur de consigne (M_Kup_soll) pour le couple de transmission (M_Kup) de l'unité de liaison par frottement (Kup) est pris en compte à condition que l'on ait (la) M_Kup_soll = kKup * p_soll (11), p soll (11) étant égale à la valeur de consigne actuelle de la pression de travail (p) conformément au second profil de consigne prédéterminé (11) p = f(MMot; nab) et qu'en dehors de la condition (1) dans la phase de remplissage (8)
et dans la phase (9) d'adaptation de la vitesse de rota-
tion, la valeur de correction (p_kor) est formée dans les
mêmes conditions (2) à (5).
3. Dispositif selon l'une des revendication 1 à 2, caractérisé en ce que la valeur de correction (p_kor) est formée par formation de la moyenne d'une multiplicité
de valeurs, respectivement déterminées dans un pas tempo-
rel, des écarts (dM) du couple de transmission (M_Kup) de
l'unité de liaison à frottement (Kup).
4. Dispositif selon l'une quelconque des revendi-
cations 1 à 3, caractérisé en ce que la valeur de correc-
tion (p_Kor) est formée à partir de la différence de pres-
sion (dp) et à partir d'un facteur d'amortissement (k_D) à condition que l'on ait (T) p_kor = (dp) * kD et
(7) 0<kD< 1.
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