FR3029256A1

FR3029256A1 - Procede de determination des caracteristiques geometriques d'une grille de commande d'une boite de vitesses robotisee et boite de vitesses associee

Info

Publication number: FR3029256A1
Application number: FR1461793A
Authority: FR
Inventors: Ludovic Merienne; Abdelmalek Maloum
Original assignee: Renault SAS
Current assignee: Renault SAS
Priority date: 2014-12-02
Filing date: 2014-12-02
Publication date: 2016-06-03
Anticipated expiration: 2034-12-02
Also published as: WO2016087736A1; FR3029256B1

Abstract

L'invention concerne un procédé de détermination des caractéristiques géométriques de d'une grille de commande (1) du changement de rapport de vitesses d'une boîte de vitesses robotisée pour véhicule automobile. Cette boîte de vitesses comprend au moins un actionneur muni d'un moteur agissant sur un mécanisme de changement de rapport de vitesses. La détermination des caractéristiques géométriques de la grille est effectuée à partir de l'estimation du couple résistant agissant sur le moteur d'un actionneur.

Description

Procédé de détermination des caractéristiques geométriques d'une grille de commande d'une boîte de vitesses robotisée et boîte de vitesses associée L'invention concerne le domaine des boîtes de vitesses de véhicules automobiles, notamment les boîtes de vitesses robotisées. Elle concerne, en particulier, les procédés de détermination des caractéristiques géométriques d'une grille de changement du rapport de vitesses d'une boîte de vitesses robotisée d'un véhicule automobile.

On connait de telles boîtes de vitesses robotisées notamment grâce au document FR 2 991 020 décrivant un dispositif de commande de changement de rapport pour transmission automatisée. Ce document décrit un dispositif de commande de changement du rapport de vitesses pour une transmission automatisée comprenant deux actionneurs permettant de sélectionner et de passer les rapports de vitesses. Ces actionneurs mettent en mouvement un mécanisme de changement de rapport de vitesses, dont les trajets délimitent une grille de commande du changement du rapport de vitesses. Cette grille est un contour dont les limites géométriques sont définies par l'agencement des mécanismes constituant la boîte de vitesses. Les actionneurs de boîtes de vitesses robotisées comprennent chacun, de manière générale, un moteur et un calculateur. Le calculateur commande la position du moteur par incrémentation de petits déplacements. Le moteur effectue ainsi seulement des déplacements relatifs à une position d'origine. Cependant, il n'est pas possible de connaître cette position d'origine au moment de l'allumage. Il est donc nécessaire pour configurer la boîte de vitesses d'effectuer une détermination des caractéristiques géométriques de la grille de commande du changement de rapport de vitesses. Lors de cette détermination, on cartographie le contour de la grille. Cela est effectué en déplaçant le mécanisme de changement de rapport de vitesses dans toutes les positions possibles grâce aux différents actionneurs. Ce déplacement doit être effectué avec précaution car si le mécanisme vient buter fortement au fond des encoches de la grille de commande, le système risque de se bloquer. Pour prévenir un tel blocage, on limite l'effort appliqué sur l'actionneur. Cependant, des efforts comparables sont nécessaires pour effectuer l'étape de synchronisation lors du changement de rapport de vitesses. Le but de la présente invention est de déterminer les caractéristiques géométriques d'une grille de changement du rapport de vitesses avec exactitude et sans risquer d'endommager la boîte de vitesses. Il s'agit donc de savoir distinguer les efforts liés à la synchronisation et ceux liés à l'arrivée en butée au fond d'une encoche de la grille. L'invention a donc pour objet un procédé de détermination des caractéristiques géométriques d'une grille de commande du changement de rapport d'une boîte de vitesses robotisée pour véhicule automobile comprenant au moins un actionneur comportant un moteur agissant sur un mécanisme de changement de rapport de vitesses se déplaçant dans la grille, dans lequel on estime le couple résistant agissant sur ledit moteur et on définit les caractéristiques géométriques à partir de cette valeur de couple estimée. Il est astucieux d'estimer le couple résistant sur le moteur car cela permet de confondre le couple résistant lié à la synchronisation et celui lié à une arrivée en butée au fond des encoches de la grille. Ainsi, la grille est parfaitement cartographiée sans que la boîte de vitesses ne subisse de chocs. Dans un mode de mise en oeuvre, on compare l'estimation du couple résistant avec une valeur de seuil pour définir les limites géométriques de la grille de commande de changement du rapport de vitesses.

La valeur de seuil est définie comme la valeur de couple résistant correspondant à l'arrivée au fond des encoches de la grille. Cette valeur est notamment supérieure au couple lié à la synchronisation. Il est judicieux de prévoir une valeur ajustable de sorte à pouvoir tenir compte du vieillissement de la boîte de vitesses.

Avantageusement, on mesure la position t?mes et la tension V d'alimentation du moteur de l'actionneur pour estimer le couple résistant exercé sur le moteur de l'actionneur. Ces deux grandeurs permettent d'estimer finement et rapidement le couple résistant agissant sur le moteur de l'actionneur. Dans un mode de mise en oeuvre, l'estimation du couple résistant Cres est calculée à partir du système d'équations suivant : (1) dans lequel, le vecteur 0 désigne un vecteur d'observation du couple résistant et dans lequel, 6, et O désignent respectivement la position, la vitesse angulaire et l'accélération angulaire du moteur, I désigne le courant au rotor du moteur électrique, J désigne l'inertie du moteur électrique, k désigne le coefficient de couple du moteur électrique, R et L désignent respectivement la résistance et l'inductance du rotor du moteur électrique et, V désigne la tension de commande appliquée aux bornes du moteur électrique. L'équation (1) est issue du modèle mécano-électrique du fonctionnement du moteur de l'actionneur suivant, (0(0 1 0 ( (2) 0 0 0 ) +V 0 + Cres 1/ L Le modèle décrit par l'équation (2) tient en particulier compte du couple résistant C. agissant sur le moteur. Dans un mode de mise en oeuvre du procédé, ce terme de couple est substitué par un vecteur d'observation 0, comme le montre l'équation (1). L'équation (1) est résolue numériquement par des schémas de différences finies. Cela permet de calculer les termes du vecteur d'observation à chaque pas de temps à partir de la mesure de la tension V au temps présent et de la position 0, de la vitesse 0 et l'accélération du moteur au pas de temps précédent. Le couple est ainsi estimé de manière simple, en utilisant des grandeurs facilement mesurables.

Dans un mode de mise en oeuvre, les composantes du vecteur d'observation 0 sont définies par comparaison entre un état mesuré et un état calculé. Avantageusement, les composantes du vecteur d'observation 0 sont définies telles que : Mo, Mi et M2 étant des paramètres, tu étant la vitesse angulaire du moteur, aussi appelée 0, et 0 étant la position du moteur. Il est judicieux d'ajouter les paramètres Mo, Mi et M2 car ils permettent de calibrer la précision et la dynamique de l'estimation du couple résistant. Dans un mode de mise en oeuvre, le couple résistant exercé sur le moteur de l'actionneur est calculé selon la relation suivante : Cette relation découle du modèle mécano-électrique de l'équation (1) en égalant la deuxième composante du vecteur de couple résistant de cette équation et la deuxième composante du vecteur d' observation. Dans un mode de mise en oeuvre, on incrémente la position du moteur de l'actionneur, on estime le couple résistant, on compare ce couple avec une valeur de seuil et on enregistre la position pour laquelle le couple estimé est supérieur au seuil.

Le déplacement dans la grille par incrémentation de pas permet de protéger le mécanisme contre un éventuel choc au fond d'une encoche. La comparaison avec la valeur de seuil permet de discriminer les zones à forte résistance liées à la synchronisation des zones de butées. Lors de l'arrivée en butée, la position est enregistrée comme étant la limite de la grille. La longueur des pas d'incrémentation est avantageusement un paramètre réglable. Dans un mode de mise en oeuvre, on détermine des caractéristiques géométriques de la grille de commande du changement de rapport par incrémentation de la position du moteur d'un premier actionneur pour une position fixe d'un deuxième actionneur, avant d'incrémenter la position du moteur du deuxième actionneur. Un tel procédé permet une détermination efficace et simple à mettre en oeuvre, d'une cartographie de l'ensemble des caractéristiques géométriques de la grille. L'invention a également pour objet une boîte de vitesses robotisée d'un véhicule automobile comprenant un mécanisme de changement du rapport de vitesses, dont les trajets définissent une grille de commande, au moins un actionneur lié cinématiquement audit mécanisme et un calculateur. Le calculateur comporte des moyens de mise en oeuvre du procédé de détermination des caractéristiques géométriques de la grille de commande du rapport de vitesses tel que défini précédemment. D'autres buts, avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée d'un mode de mise en oeuvre de l'invention, nullement limitatif, et des dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 représente le contour virtuel 1 d'une grille de commande du changement de rapport de vitesses. - la figure 2 représente un ordinogramme décrivant la mise en oeuvre du procédé de détermination des caractéristiques géométriques d'une grille de commande du changement de rapport de vitesses. - la figure 3 représente un ordinogramme décrivant une phase de cartographie du procédé de détermination des caractéristiques géométriques de la grille du changement du rapport de vitesses. La figure 1 représente le contour 1 d'une grille de commande du rapport de vitesses d'une boîte de vitesse robotisées d'un véhicule automobile. Les caractéristiques géométriques de cette grille sont définies par l'agencement des mécanismes composant la boîte de vitesse. De manière standard, une boîte de vitesse est pourvue de plusieurs pignons. Certain de ces pignons sont mobiles sous l'action d'un mécanisme de commande, permettant ainsi de modifier le rapport de réduction entre l'arbre de sortie du moteur et l'arbre sur lequel sont montées les roues. Les éléments mobiles de la boîte de vitesse sont mis en mouvement à l'aide de deux actionneurs différents qui sont cinématiquement liés avec le mécanisme de commande. Chacun des actionneurs travaille dans une direction qui lui est propre. Il y a donc deux axes principaux selon lesquelles les organes mobiles de la boîte de vitesses se déplacent. Ces deux directions sont indiquées sur la figure 1: la direction 2 est la direction de passage des vitesses et la direction 3 est la direction de sélection des vitesses. Ces directions 2 et 3 sont orthogonales entre elles. L'ordinogramme de la figure 2 décrit la mise en oeuvre du procédé de détermination des caractéristiques géométriques de la grille de commande du changement de rapport de vitesses. Ce procédé comprend une première phase P01 d'initialisation des deux actionneurs de passage et de sélection. La phase suivante P02 est une phase dans laquelle on cartographie la grille en se déplaçant selon la direction de passage des vitesses pour une position de sélection donnée. Lors de cette phase, on définit les deux extrémités Opi et Op2 de la grille dans la direction de passage. Ces deux extrémités sont définies grâce à une série d'étapes présentées en détails dans la figure 3. Lors d'une phase suivante de comparaison P03, on compare la différence entre les positions Opi et Op2 et on vérifie que cette différence est supérieure à un seuil Othd.

Si la différence est supérieure au seuil, on passe alors à une phase PO4, dans laquelle on cartographie la grille en se déplaçant dans la direction de sélection des vitesses. Cette cartographie dans la direction de sélection se fait de manière standard sans étape d'estimation du couple résistant. En effet, dans cette direction, il n'y a pas de résistance liée à la synchronisation. Il n'est, dès lors, pas nécessaire de mettre en oeuvre un procédé capable de discriminer les efforts liés à la synchronisation et ceux liés à l'arrivée en butée. A la fin de la phase PO4, les deux extrémités Osi et 0s2 de la grille dans la direction de sélection sont définies. On incrémente donc la position du moteur de sélection dans une phase P05. Si, lors de la phase de comparaison, la différence entre les positions Opi et Op2 est inférieure au seuil Othd, alors on passe directement à la phase P05 dans laquelle on se déplace dans la direction de la sélection. On procède ainsi, par incrémentation de la position de chaque moteur dans les deux directions de passage et de sélection jusqu'à ce que toute la grille soit cartographiée. L'ordinogramme de la figure 3 décrit une phase de cartographie de la longueur de la grille dans la direction de passage des vitesses, selon un mode de mise en oeuvre. La première étape E01 consiste à incrémenter la position de l'actionneur de passage d'un pas e. Ce pas est avantageusement un paramètre réglable qui doit être suffisamment petit pour ne pas endommager la boîte de vitesses lors de l'arrivé au fond des encoches de la grille de commande du changement des rapports de vitesses. Lors de l'étape suivante E02, on estime le couple résistant Cres qui agit sur le moteur de l'actionneur. Ensuite, dans l'étape E03 suivante, on compare cette valeur de couple estimé Cres avec une valeur de seuil de couple Cthd. Tant que cette valeur n'est pas atteinte, on continue d'incrémenter la position de l'actionneur d'un pas e. Une fois le couple de seuil atteint, on enregistre, dans une étape E04, la position correspondante Opi de l'actionneur. Dans l'étape suivante E05, on procède au déplacement de l'actionneur dans le sens opposé par soustraction du pas e. De manière analogue à ce qui est fait dans les étapes E02 et E03, on estime le couple résistant dans l'étape E06 et on compare la valeur du couple estimée avec la valeur de seuil dans l'étape E07. On poursuit la soustraction des pas e tant que le couple de seuil n'est pas atteint. Une fois ce couple atteint, on enregistre, dans l'étape E08, la position correspondante Op2 de l'actionneur. Les deux positions Op' et Op2 correspondent à des arrivées en butée. Elles définissent donc les limites de la grille dans la direction de passage. Ce procédé de détermination des caractéristiques géométriques de la grille de commande du changement de rapport de vitesses comprenant une estimation du couple résistant agissant sur le moteur d'un actionneur offre une cartographie précise et efficace de la grille de commande sans risquer l'endommagement de la boîte de vitesses. On notera enfin que le procédé qui vient d'être décrit peut être mis en oeuvre au moyen d'un calculateur intégré à la boîte de vitesse pour piloter le ou les actionneurs qui agissent sur le mécanisme de changement de rapport.

Claims

REVENDICATIONS1. Procédé de détermination des caractéristiques géométriques d'une grille de commande du changement de rapport d'une boîte de vitesses robotisée pour véhicule automobile comprenant au moins un actionneur comportant un moteur agissant sur un mécanisme de changement du rapport de vitesses se déplaçant dans la grille, caractérisé en ce qu'on estime le couple résistant exercé sur ledit moteur et l'on définit les caractéristiques géométriques à partir de cette valeur de couple estimée.
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel on compare l'estimation du couple résistant avec une valeur de seuil pour définir les limites géométriques de la grille de commande de changement du rapport de vitesses.
3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel on mesure la position (Ornes) et la tension (V) d'alimentation du moteur de l'actionneur pour estimer le couple résistant exercé sur ledit moteur.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, dans lequel l'estimation du couple résistant (Cres) est calculée à partir du système d'équations suivant : o o o y +v o +o k/J dans lequel 0 désigne une vecteur d'observation du couple résistant et dans lequel, 6, é et O désignent la position, la vitesse angulaire., et d'accélération angulaire du moteur, I désigne le courant au rotor du moteur électrique, J désigne l'inertie du moteur électrique, k désigne le coefficient de couple du moteur électrique, R et L désignent respectivement la résistance et l'inductance du rotor du moteur électrique et V la tension de commande appliquée au borne du moteur électrique.
5. Procédé selon la revendication 4 dans lequel les composantes du vecteur d'observation (0) sont définies par comparaison entre un état mesuré et un état calculé.
6. Procédé selon l'une des revendications 4 et 5, dans lequel les composantes du vecteur d'observation (0) sont définies telles que : 00(t) = M0sgn(0,ne, - e(t)) 01(t) =(teî s '(t)) +11/2 (cernes )) o dans lequel, Mo, Mi et M2 sont des paramètres, co est la vitesse angulaire du moteur et 9 la position du moteur.
7. Procédé selon la revendication 6, dans lequel le couple résistant exercé sur le moteur de l'actionneur est calculé selon la relation suivante : Cre, (t) = -J01(t)
8. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel on incrémente la position du moteur de l'actionneur, on estime le couple résistant, on compare ce couple avec une valeur de seuil et on enregistre la position pour laquelle le couple estimé est supérieur au seuil.
9. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel on détermine des caractéristiques géométriques de la grille de commande du changement de rapport par incrémentation de la position du moteur d'un premier actionneur pour une position fixe d'un deuxième actionneur, avant d'incrémenter la position du moteur du deuxième actionneur.
10. Boîte de vitesses robotisée d'un véhicule automobile comprenant un mécanisme de changement du rapport de vitesses, dont les trajets définissent une grille de commande, au moins un actionneur, lié cinématiquement avec ledit mécanisme, et un calculateur, caractérisée en ce que le calculateur comporte des moyens pour mettre en oeuvre un procédé de détermination des caractéristiques géométriques de la grille de commande du changement de rapport de vitesses selon l'une quelconque des revendications 1 à 9.