FR2920848A1 - Procede et dispositif de commande d'un embrayage par determination du couple transmis pour un vehicule automobile. - Google Patents

Abstract

L'invention concerne un procédé et un dispositif de commande d'un embrayage par détermination du couple transmis pour un véhicule automobile.Ce procédé comprend les étapes de positionnement d'un capteur (1, 2) de part et d'autre de l'ensemble arbre primaire (3) et de l'embrayage sur un élément respectif (4 ou 7) de cet ensemble, de mesure par chacun de ces capteurs (1, 2) d'un ou de paramètres présélectionnés comme étant fonction du couple transmis compte tenu de la raideur en torsion connue de l'ensemble arbre primaire (3) et embrayage (9), de comparaison du ou des paramètres respectifs obtenus par chacun des capteurs (1, 2) et de détermination du couple transmis selon une cartographie donnant le couple transmis en fonction de ce ou de ces paramètres, ceci pour une raideur en torsion connue de l'ensemble arbre primaire (3) et embrayage (9), et de la commande en boucle fermée de l'actionnement de cet embrayage (9) selon le couple transmis déterminé d'après l'étape précédente.Application à tout type de véhicules automobiles, notamment les véhicules à moteur thermique et hybride.

Description

Procédé et dispositif de commande d'un embrayage par détermination du couple transmis pour un véhicule automobile La présente invention concerne un procédé de détermination du couple transmis par un embrayage d'un véhicule automobile pour la gestion de cet embrayage, cet embrayage pouvant être utilisé avec une boîte de vitesses pilotée.

Un embrayage de véhicule automobile est généralement destiné à commander la transmission d'un couple moteur vers les roues du véhicule automobile par l'intermédiaire d'une boîte de vitesses. Plus précisément, l'invention concerne un procédé pour commander la fermeture d'un embrayage piloté placé entre un arbre de sortie d'un moteur de véhicule automobile et un arbre primaire de la boîte de vitesses, cet embrayage étant apte, sous la commande d'un calculateur électronique, à prendre tous les états intermédiaires entre un état ouvert dans lequel il ne transmet aucun couple à l'arbre primaire et un état fermé dans lequel l'ensemble du couple de l'arbre du moteur est transmis à l'arbre primaire. En ce qui concerne les moteurs thermiques à boîtes de vitesses pilotées, ceux-ci comportent des moyens de couplage et découplage. Lorsque ces moyens sont pilotés, il est nécessaire, pour un bon fonctionnement de l'embrayage, de connaître le couple transmis, en particulier lors du démarrage ou lors des changements de rapport de boîte de vitesses. Selon l'état de la technique, pour des boîtes de vitesses pilotées, c'est un actionneur qui pilote l'embrayage pour répondre au besoin de transmission du couple en fonction de la situation rencontrée. Le pilotage de cet embrayage est réalisé par un contrôle en position de l'actionneur, ou en position de la butée d'embrayage.

Dans le cas spécifique d'un véhicule automobile à traction hybride, le couple à fournir à la roue est réparti entre le moteur thermique et la machine électrique en fonction des conditions particulières de fonctionnement du véhicule, afin d'optimiser notamment la consommation d'énergie de la chaîne de traction. Afin de piloter cet ensemble, il est nécessaire de faire varier ce couple entre le moteur thermique et la machine électrique. Cela nécessite de coupler et de découpler le moteur thermique et la machine électrique à l'aide d'un moyen de couplage entre ces deux éléments. Cet organe de couplage qui est, en général, un embrayage à friction doit être piloté de façon à déterminer précisément, au moins pendant les périodes de glissement, le couple qui est transmis par l'embrayage. Ceci peut être réalisé avec un capteur de position d'embrayage mais il est fréquent que le fonctionnement de ce capteur soit perturbé par la proximité de la machine électrique du fait de problèmes de compatibilité électromagnétique. Afin de pouvoir piloter correctement un embrayage dans ces conditions, il est donc, comme dans le cas précédent, nécessaire de connaître avec précision une loi de fonctionnement de l'embrayage permettant de déterminer la relation existant entre la position de l'actionneur et le couple effectivement transmis dans une certaine position de glissement de l'embrayage. Il existe ainsi des procédés de commande d'embrayage basés sur une loi de comportement de l'embrayage donnant la relation existant entre la position de l'actionneur et le couple transmis par ledit embrayage. Mais une telle loi est évolutive au cours du temps pour diverses raisons, notamment du fait de l'échauffement de l'embrayage lorsqu'il est utilisé fréquemment, de son usure, de son historique de fabrication ou des dispersions de caractéristiques de fabrication, caractéristiques qui interviennent dans la relation couple/position. Pour la prise en compte de l'évolution de la loi de comportement de l'embrayage, il a donc été nécessaire de recourir à des stratégies très complexes pour s'affranchir de ces différents paramètres. Cela n'a eu qu'un succès partiel. Une de ces stratégies concerne la détermination du point de léchage, c'est-à-dire de la position de l'organe de commande qui permet d'assurer le début de contact entre les plateaux d'embrayage. L'utilisation d'une telle stratégie s'est révélée décevante et conduit à une grande irrégularité dans le pilotage de l'embrayage. Le document US-A-5 337 866 décrit le pilotage d'un embrayage par un calculateur, où, pour des intervalles de temps prédéterminés, des données de performance de friction de l'embrayage sont mémorisées. Ces données de performance de friction sont ajoutées pour l'établissement de valeurs de friction. Comme données de performance, il est cité, entre autres, le couple délivré par l'embrayage et les vitesses de rotation des arbres. Le dispositif de commande de l'embrayage émet des signaux de dépassement selon la température d'un élément de l'embrayage, si celle-ci dépasse un certain seuil et selon les données de performance de friction après traitement sur un intervalle de temps de ces données et comparaison avec des données moyennes. La température de l'embrayage est donc prise comme un paramètre de commande et, dans ce document, il est fait abstraction des modifications que subissent les paramètres de l'embrayage lors de son fonctionnement. De plus, les moyens de détection du couple délivré par l'embrayage comprennent un capteur de régime de l'arbre d'embrayage et un capteur de position d'un moyen d'actionnement de l'embrayage, ce qui ne résout pas le problème de variation des caractéristiques de l'embrayage dans le temps et induit des erreurs de détermination du couple transmis.

Le document US-A-7 101 310 décrit un système de régulation de la capacité de transmission d'un couple. Ce système est basé sur la détermination d'une commande de couple, sur le calcul d'une erreur de couple basée sur la commande de couple et le couple selon un modèle. Un signal de commande est émis selon l'erreur de couple et le système de régulation de la capacité de transmission de couple est mis en action selon ce signal de commande. Le couple selon un modèle est calculé en fonction de plusieurs paramètres, notamment la position de l'embrayage, la température de cet embrayage, et/ou de la position de son armature. Dans ce document, les paramètres de l'embrayage qui sont pris en considération pour le calcul du couple peuvent varier dans le temps et selon l'usure de l'embrayage et peuvent donner un couple calculé qui est inexact. Le document US-A-7 174 246 décrit un système de régulation de la capacité de transmission d'un couple par un ensemble tel qu'un embrayage, selon une grandeur d'entrée et une grandeur de sortie de cet embrayage, ces grandeurs étant soumises à un calcul de corrélation pour déterminer une valeur de corrélation calculée qui est ensuite comparée à une valeur de corrélation prédéterminée. La différence entre les deux valeurs est utilisée pour changer un paramètre de l'embrayage dans le sens d'une diminution de cette différence. Comme grandeurs d'entrée et de sortie, il est cité, entre autres, les vitesses de rotation d'entrée et de sortie, le couple moteur et le couple de sortie. Ce document n'indique pas une manière fiable de calculer ce couple de sortie ni comment est effectué le calcul de corrélation. L'objet de l'invention est de déterminer le couple transmis à l'arbre primaire d'une façon fiable pour un meilleur pilotage de l'embrayage.

A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de commande d'un embrayage disposé entre le vilebrequin moteur et l'arbre primaire, relié à une boîte de vitesses, notamment une boîte de vitesses pilotée d'un véhicule automobile, l'actionnement de cet embrayage étant commandé selon le couple transmis, caractérisé par les étapes suivantes : - positionnement d'un capteur de part et d'autre de l'ensemble arbre primaire et embrayage sur un élément respectif de cet ensemble, - mesure par chacun de ces capteurs d'un ou de paramètres présélectionnés comme étant représentatifs du couple transmis compte tenu de la raideur en torsion connue de l'ensemble arbre primaire et embrayage, comparaison du ou des paramètres respectifs obtenus par chacun des capteurs et détermination du couple transmis selon une cartographie donnant le couple transmis en fonction de ce ou de ces paramètres, ceci pour une raideur en torsion connue de l'ensemble arbre primaire et embrayage, - commande en boucle fermée de l'actionnement de cet embrayage selon le couple transmis déterminé d'après 20 l'étape précédente. Selon des caractéristiques additionnelles de ce procédé : le ou un des paramètres mesurés de part et d'autre de l'ensemble arbre primaire et embrayage par 25 chacun des capteurs est la position angulaire mesurée à l'aide d'un capteur de régime et position, - la comparaison du régime de part et d'autre de l'ensemble permet de déterminer un déphasage entre les régimes mesurés, ce déphasage étant fonction du couple 30 transmis et permettant sa détermination selon la cartographie, - quand les éléments servant de cible respective pour un capteur présentent des profils différents, notamment un nombre de dents différents quand les 35 capteurs coopèrent avec un pignon et/ou un volant moteur, le procédé comprend une étape de traitement mathématique du ou des paramètres mesurés par les capteurs, L'invention concerne également un dispositif de commande d'un embrayage, cet embrayage étant relié, d'une part à un arbre primaire d'une boîte de vitesses, notamment d'une boîte de vitesses pilotée et, d'autre part, à un vilebrequin moteur, cet embrayage présentant au moins un volant moteur, caractérisé en ce qu'au moins un premier capteur est disposé sur l'arbre primaire et qu'au moins un second capteur est disposé sur le volant moteur, ces premier(s) et second(s) capteurs étant aptes à mesurer un ou des paramètres représentatifs du couple transmis à l'arbre primaire, cet ensemble arbre primaire et embrayage présentant une raideur en torsion connue et cette valeur connue de la raideur en torsion étant utilisée pour la détermination du couple transmis par l'embrayage par l'intermédiaire de moyens de calcul de ce dispositif de commande, ce dispositif comprenant en outre des moyens de commande en boucle fermée de l'actionnement de cet embrayage.

Selon des caractéristiques additionnelles de ce dispositif: - la raideur en torsion connue utilisée pour la détermination du couple transmis est celle de l'arbre primaire et de l'embrayage avec un dispositif de filtration de la friction compris dans celui-ci, - le capteur placé sur l'arbre primaire est disposé sur un pignon moteur. L'invention concerne aussi un véhicule automobile, notamment à moteur thermique ou véhicule hybride comprenant, pour la commande de son embrayage, un tel dispositif de commande. L'invention va maintenant être décrite plus en détail mais de façon non limitative en regard des figures annexées, dans lesquelles : -la figure 1 est une représentation schématique d'une vue en coupe d'un dispositif d'embrayage, - la figure 2 montre deux signaux provenant respectivement d'un capteur de régime et position situé de chaque côté de l'arbre primaire du dispositif d'embrayage, ces deux signaux présentant entre eux un déphasage représentatif du couple transmis. La figure 1 montre un dispositif d'embrayage 9 relié, d'un côté, à un arbre primaire 3 et, de l'autre, au vilebrequin moteur 5 transmettant le couple moteur. Comme connu en soi, ce dispositif d'embrayage 9 est apte à effectuer la transmission du couple moteur vers les roues du véhicule automobile par l'intermédiaire de l'arbre primaire 3 relié à une boîte de vitesses. Ce dispositif d'embrayage 9 peut avoir une position débrayée dans laquelle aucun couple n'est transmis à l'arbre primaire 3 et une position embrayée dans laquelle la totalité du couple fourni par le moteur par l'intermédiaire du vilebrequin moteur 5 est transmise. Le passage de la position embrayée à la position débrayée est effectuée par le déplacement d'une butée 8 d'embrayage commandée en boucle fermée par des moyens de commande électronique. Il sera compris que la présente invention n'est pas limitée au dispositif d'embrayage montré à la figure 1 et peut s'appliquer à un embrayage d'un autre type, par exemple un embrayage comprenant un double volant moteur. L'arbre primaire 3, s'étendant sensiblement horizontalement suivant son axe, est monté à une extrémité du dispositif d'embrayage 9 par l'intermédiaire d'un roulement, par exemple un roulement à billes.

Deux capteurs 1 et 2 sont prévus sur l'ensemble dispositif d'embrayage 9, arbre primaire 3 et vilebrequin 5. Le premier capteur 1 est prévu en vis-à-vis du pignon moteur 7 pour former la cible capteur 1 dédiée et le second capteur 2 étant prévu en vis-à-vis du volant moteur 4 représentant la cible capteur 2 dédiée. Ces deux capteurs 1 et 2 délivrent chacun un signal sinusoïdal avec un déphasage entre les deux signaux comme il sera expliqué plus loin. Comme éléments essentiels, le dispositif d'embrayage comprend une butée 8 et un disque d'embrayage portant les frictions d'embrayage 6 ainsi qu'un volant moteur 4. La butée 8 est disposée sur le prolongement de l'axe primaire 3 s'étendant vers le dispositif d'embrayage 9. Cette butée 8 peut être, par exemple, montée sur roulement. La butée 8 est en contact avec un diaphragme du dispositif d'embrayage 9. Ce diaphragme peut, par exemple, être sous la forme d'un disque élastique conique dont l'intérieur est découpé suivant des rayons pour former des doigts. Ce diaphragme comprend en outre à sa périphérie des éléments de friction coopérant avec des éléments de friction 6 portés par le disque d'embrayage. Le disque d'embrayage est monté coulissant sur le prolongement de l'arbre primaire 3 et comprend une première friction 6 d'embrayage en regard de l'élément de friction du diaphragme et une seconde friction en regard du volant moteur 4. Ce disque d'embrayage comprend en outre une filtration 10 de la friction. Un ressort de progressivité peut être interposé entre la première garniture et la seconde garniture. Ce ressort de progressivité permet une transmission progressive du couple lors du passage d'une position débrayée à une position embrayée. La figure 2 montre le déphasage entre les deux courbes de vitesse de rotation ou régime en fonction du temps sous la forme de sinusoïdes. Ce déphasage est fonction du couple transmis et ce dernier peut être déterminé en connaissant la valeur de la raideur en torsion du dispositif d'embrayage entre les deux capteurs de régime.

Le terme régime désigne la vitesse de rotation de l'arbre mesurée et est exprimée en général en nombre de tours par minute. Un traitement mathématique des signaux peut avoir lieu dans le cas où la forme des éléments sur lesquels sont fixés les capteurs est différente, par exemple le nombre de dents de pignons afin que les deux signaux puissent être comparés. Le couple transmis est ainsi précisément déterminé sans que des paramètres de réglage de l'ensemble de l'embrayage entrent en ligne de compte, paramètres qui peuvent changer lors du fonctionnement de l'embrayage et induisent une erreur dans le calcul de ce couple transmis.

La mesure du déphasage entre le signal des deux capteurs de régime et position situés de part et d'autre d'une raideur en torsion connue telle que l'arbre primaire et la filtration de l'embrayage permet donc la détermination du couple transmis et cette information est utilisée pour réaliser le contrôle en boucle fermée de l'actionneur d'embrayage. Pour la saisie de la vitesse de rotation d'entrée et de sortie de l'ensemble d'embrayage, il n'y a pas besoin d'ajouter des capteurs spécifiques étant donné que ceux-ci existent déjà généralement, comme il est nécessaire de connaître ces vitesses pour le bon fonctionnement de l'embrayage. Ces capteurs peuvent donc servir pour la mise en oeuvre du procédé selon l'invention avec d'éventuelles modifications.

Un dispositif de commande électronique d'un embrayage de véhicule automobile en boucle fermée comprend un calculateur auquel les deux capteurs sont reliés, avec un circuit électronique et un comparateur aptes à déterminer un couple transmis d'après une cartographie établie selon le déphasage entre les signaux des deux capteurs situés de part et d'autre de l'embrayage, la raideur en torsion de cet embrayage étant connue. Ce dispositif de commande électronique avec une cartographie appropriée peut être utilisé pour différents 5 types d'embrayage. Les avantages obtenus par la présente invention sont nombreux. On pourra citer, entre autres, la suppression d'un capteur de position et/ou la possibilité d'utiliser des capteurs déjà existants, comme celui pour 10 le régime de l'arbre primaire et/ou le régime moteur, donc sans nécessité de rajout de capteurs. De plus, le fait qu'il ne soit plus nécessaire de connaître la position de la butée d'embrayage pour connaître la valeur du couple, représente une simplification du calculateur 15 et du logiciel devant tenir compte des changements de conditions de vie de la butée d'embrayage, ce qui se traduit par une suppression des stratégies complexes d'apprentissage, d'auto apprentissage, de correction de la loi position d'embrayage par rapport au couple 20 transmis. Dans le cas des véhicules hybrides, la présente invention permet de s'affranchir des problèmes de compatibilité électromagnétiques rencontrés sur le capteur de position d'embrayage du fait de la proximité 25 du moteur électrique et trouve ainsi une utilisation particulièrement adaptée pour les véhicules hybrides. L'intérêt technique concerne principalement l'amélioration du confort de passage de vitesse, la manoeuvrabilité, le décollage et l'amélioration de la 30 robustesse de la prestation dans le temps. L'invention n'est nullement limitée au mode de réalisation décrit et illustré qui n'a été donné qu'à titre d'exemple.

Claims (8)

REVENDICATIONS

1. Procédé de commande d'un embrayage disposé entre le vilebrequin d'un moteur thermique (5) et l'arbre primaire (3), relié à une boîte de vitesses, notamment une boîte de vitesses pilotée, d'un véhicule automobile, l'actionnement de cet embrayage (9) étant commandé selon le couple transmis, caractérisé par les étapes suivantes . - positionnement d'un capteur (1,

2) de part et d'autre de l'ensemble arbre primaire (3) et de l'embrayage sur un élément respectif (4 ou 7) de cet ensemble, - mesure par chacun de ces capteurs (1, 2) d'un ou de paramètres présélectionnés comme étant représentatifs du couple transmis compte tenu de la raideur en torsion connue de l'ensemble arbre primaire (3) et embrayage (9), - comparaison du ou des paramètres respectifs obtenus par chacun des capteurs (1, 2) et détermination du couple transmis selon une cartographie donnant le couple transmis en fonction de ce ou de ces paramètres, ceci pour une raideur en torsion connue de l'ensemble arbre primaire (3) et embrayage (9), -commande en boucle fermée de l'actionnement de cet 25 embrayage (9) selon le couple transmis déterminé d'après l'étape précédente. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le ou un des paramètres mesurés de part et d'autre de l'ensemble arbre primaire (3) et embrayage (9) par 30 chacun des capteurs (1, 2) est la position angulaire mesurée à l'aide d'un capteur de régime et position.

3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que la comparaison du régime de part et d'autre de l'ensemble permet de déterminer un déphasage entre les 35 régimes mesurés, ce déphasage étant fonction du couple transmis et permettant sa détermination selon la cartographie.

4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que quand les éléments (4, 7) servant de cible respective pour un capteur (1, 2) présentent des profils différents, notamment un nombre de dents différents quand les capteurs (1, 2) coopèrent avec un pignon (7) et/ou un volant moteur (4), le procédé comprend une étape de traitement mathématique du ou des paramètres mesurés par les capteurs (1, 2).

5. Dispositif de commande d'un embrayage, cet embrayage (9) étant relié, d'une part à un arbre primaire (3) d'une boîte de vitesses, notamment d'une boîte de vitesses pilotée et, d'autre part, au vilebrequin d'un moteur thermique (5) par l'intermédiaire d'un embrayage présentant au moins un volant moteur (4), caractérisé en ce qu'au moins un premier capteur (1) est disposé sur l'arbre primaire (3) et qu'au moins un second capteur (2) est disposé sur le volant moteur (4), ces premier(s) et second(s) capteurs (1, 2) étant aptes à mesurer un ou des paramètres représentatifs du couple transmis à l'arbre primaire (3), cet ensemble arbre primaire et embrayage présentant une raideur en torsion connue et cette valeur connue de la raideur en torsion étant utilisée pour la détermination du couple transmis par l'embrayage par l'intermédiaire de moyens de calcul de ce dispositif de commande, ce dispositif comprenant en outre des moyens de commande en boucle fermée de l'actionnement de cet embrayage (9).

6. Dispositif de commande d'un embrayage selon la revendication 5, caractérisé en ce que la raideur en torsion connue utilisée pour la détermination du couple transmis est celle de l'arbre primaire (3) et de l'embrayage avec un dispositif de filtration (10) de la friction compris dans celui-ci.

7. Dispositif de commande d'un embrayage selon l'une quelconque des revendications 5 ou 6, caractériséen ce que le capteur (1) placé sur l'arbre primaire (3) est disposé sur un pignon moteur (7).

8. Véhicule automobile, notamment à moteur thermique ou véhicule hybride, caractérisé en ce qu'il comprend, pour la commande de son embrayage, un dispositif de commande selon l'une quelconque des revendications 5 à 7.