WO2008104676A2 - Procede d'apprentissage d'une grille de boite de vitesses pilotee d'un vehicule hybride, et boite de vitesses notamment pour vehicule hybride - Google Patents

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Definitions

  • the present invention relates to a method of learning the grid of a robotized gearbox to reactualize the travel of shifting organs gear shifts throughout the life of the vehicle.
  • This inertia can reach for example the value of 35 g. m 2 , which is equivalent to adding the inertia brought by a dozen clutches.
  • a gearbox generally comprises a set of sprockets and freewheels which cooperate in a combination determined according to the speed ratio required by the driver, to transmit a determined torque to the wheel depending on the engine speed and driving conditions, such as the slope of the road or the state of the road.
  • a synchronization device generally called “synchronizer” is used.
  • a synchronizer consists mainly of an idle gear free to rotate on the secondary shaft and a synchronizing sleeve, or called synchronization ring, integral in rotation with the secondary shaft and free in translation on the same shaft.
  • This gear comprises a freewheel in rotation around the secondary shaft having on one of its lateral faces, a ring gear, called a dog clutch ring, having jaw clutching teeth, also called claws, distributed around its circumference.
  • the sleeve integral in rotation with the secondary shaft but free in translation on the latter, for example via grooves formed on generatrices of the secondary shaft, is arranged facing the crown.
  • the sleeve also has jaw teeth that are opposite the teeth of the crown.
  • the interconnection is performed by an actuator of the gearbox coupled to the sleeve and which moves the sleeve closer to the crown until the coupling of their respective claws.
  • Alignment means in fact that the teeth of the ring and the sleeve are shifted circumferentially: a tooth of the ring is interposed between two consecutive teeth of the sleeve and vice versa.
  • phase of realignment of the crazy gear is important to optimize the passage of speeds and thus to optimize the approval of this passage. This phase is generally called, phase of interconnection, it takes place during the engagement phase of a report.
  • the gearshift actuator can be in particular an electromechanical actuator, electro-hydraulic, purely mechanical, or pneumatic.
  • the actuator is usually inserted between the transmission control lever, or paddle shifters for example, and the transmission's internal control, or shift forks.
  • a gearshift instruction sent by the control lever in the passenger compartment generates from the actuator a mechanical force which makes it possible to change gear ratios in the gearbox.
  • the actuator is controlled by a computer integrated into the gearbox.
  • the actuator acts in coordination with a clutch actuator, the latter being controlled in order to optimize the shifting and consumption.
  • the internal control of the gearbox is made up of mechanical parts which serve to move shift forks, said forks acting on the sleeves of the synchronizers.
  • Synchronizers are generally three in number for a box including, for example, six reports plus reverse, the latter is not synchronized.
  • There may be excessive forces in the internal control when the idler gear is not aligned which induces learning a shift of the shifter that is not the actual stroke of the stop, and creates a shift in the gearbox grille.
  • a stop corresponds to a physical limit of movement of the teeth at the time of interconnection.
  • a periodic reset is necessary and is performed transparently for the driver who always acts in the same way on the control lever.
  • the learning of the grid is necessary to define the characteristic points and define the instructions of changes of reports.
  • the learning of the gearbox grid is usually done at a standstill, the vehicle initially disengaged, ie the clutch open.
  • Patent Application No. 2818347 relates to a method of learning the positions of an internal control lever reports during which a computer stores for each report information representative of the position of the lever during the passage of reports.
  • the inertia of the MEL can lead to learning errors related to non-alignment of the crazy gear.
  • a poor learning of the engagement stop position of a report leads to the release of gear ratios and non-reporting commitments due to position error learned by dedicated sensors.
  • the passage of the report being detected too early in the race relative to the actual position in the gearbox.
  • the MEL adding significant inertia to the primary shaft it is possible to be found on an impossibility to engage the jaw during learning.
  • An object of the invention is in particular to overcome the aforementioned drawbacks.
  • the method according to the invention proposes in particular a control that allows for sure to cross the wall interconnection and avoid jamming of the internal control parts.
  • interconnection wall is meant the contact interface formed by the teeth of the ring and the sleeve in contact with each other during a shift report.
  • the subject of the invention is a method of learning a control gate of a controlled mechanical gearbox measuring the position of the end stops at the engagement of each gear to periodically redefine the stops.
  • mechanical actuator limit switches ensuring the passage of gear ratios to compensate for the wear of mechanical parts involved in the box.
  • said box equipping a hybrid power train comprising an electric machine in series on the primary shaft with the heat engine, and disposed at the box entrance.
  • said method controls the electric machine to induce on the input shaft a determined torque sufficient to produce a first rotation of the shaft primary in a first direction followed by a second rotation of the primary shaft in a second direction opposite to the first direction, in order to overcome an artificial stop, also called interconnection wall, detected as being a force greater than a determined acceptable threshold , due to the non-alignment of the clutch teeth, and thus cause the realignment of the clutch teeth of the crown and the clutch sleeve and thus allow the learning stops.
  • the value of the torque induced by the electric machine is slaved to the angular position of the primary shaft, the value of the overall drag torque of the drive train, the value of the drag torque of the primary shaft and the actuator effort.
  • the torque induced by the electric machine is included, in absolute value, between the drag torque of the primary shaft and the overall drag torque of the traction chain.
  • the detection threshold of the force of the actuator corresponds to 70% of the maximum force of the authorized actuator.
  • the method comprises a step of triggering the activated learning from a predefined command in the control member of the vehicle and a reiteration of the method of claim 1 for each stop point of the gearbox.
  • the invention also relates to a gearbox equipping a vehicle comprising an electric machine driving a primary shaft, the electric machine being mechanically secured to the primary shaft, a gear change control unit implementing the method.
  • training device according to one of claims 1 to 5, said gearbox comprising means for detecting a threshold predefined force of the actuator measuring the resistance force of the dog gear.
  • the unit controls the electric machine to induce on the primary shaft a torque producing a first rotation in a first direction followed by a second rotation in a second direction opposite to the first direction .
  • Figure 1 a block diagram of an example of a power train of a hybrid vehicle
  • FIG. 6 example of a control instruction of the MEL
  • FIG. 1 shows a block diagram of an example of a power train of a hybrid vehicle. It comprises a heat engine 1 coupled for example to an auxiliary electric machine 2, by means of a belt 3 driven by pulleys 3 ', 3 "integral with one of the engine and the other of the auxiliary electric machine, this electric machine Auxiliary allowing the restart of the engine in a mode called "stop and go.” The latter does not participate directly in the traction of the vehicle.
  • An flywheel 4 is fixed on the output shaft 5 of a heat engine 1.
  • the output shaft 5 is on its side coupled to the crankshaft of the heat engine 1.
  • the output shaft 5 is then connected to a clutch 6.
  • the sliding of the clutch is symbolized by a resistance 7.
  • the clutch is controlled to move from an open position to a closed position or vice versa.
  • the clutch 6 is also connected to a primary shaft 8.
  • This primary shaft 8 connects the motor output shaft 5 to a mechanical gearbox driven 9 when the clutch is in the closed position.
  • This gearbox 9 transmits the driving power to the driving wheels 10, only one of which is shown in FIG. 1. More particularly, the gearbox 9 transmits, after reduction, the power output to the wheels 10 via an output shaft 1 1, or secondary shaft, coupled to a not shown transmission shaft.
  • This electric traction machine 12 is inserted in series between the clutch 6 and the gearbox 9.
  • This electric traction machine 1 1 comprises a rotor 13 and a stator 14.
  • the rotor 13 is integral with the primary shaft 8 and the stator 14, fixed, is for example integral with the motor housing.
  • a battery 15 or a set of batteries, of high power, supplies electrical energy to the traction machine 12 via an inverter 16.
  • the latter makes it possible to transform the DC voltage at the battery output into an alternating voltage able to drive the rotor 13 in rotation.
  • the control unit 20 controls in particular the electric machine 12.
  • the sensors make it possible in particular to measure the different speeds of rotation at play. in the drive chain.
  • the vehicle can notably operate according to the following modes:
  • the vehicle is traveling in pure thermal mode when the clutch 6 is closed and the electric traction machine 12 is not powered or controlled, the heat engine 1 ensuring only the traction; • the vehicle is running in pure electric mode when the clutch 6 is open and the electric machine 12 is powered or controlled to ensure only the traction of the vehicle;
  • the vehicle is traveling in mixed mode when the heat engine 1 ensures the traction of the vehicle assisted by the electric machine 12, the clutch 6 being closed.
  • the electric machine 12 arranged in series on the primary shaft 8 of the gearbox 9 imposes a significant constraint.
  • the constraint of the electric machine 12 is its significant inertia.
  • This additional inertia is equivalent, for example, to add a dozen clutches. Therefore, to mesh the gears during a phase of interlocking in particular, it is necessary to provide very significant efforts compared to a conventional architecture.
  • the inertia of the electric machine 12 is all the more important that a gear change is performed at a standstill.
  • the invention makes it possible to provide additional torque to the primary shaft 8. This surplus of torque and therefore electrical energy is generated from the electric machine, so as to align the jaws of the ring gear with interconnection with those of the sleeve during a report shift.
  • the positioning of the jaw of the dog clutch relative to the jaws of the sleeve connected to the gear lever is random before the passage of a report. During a passage of a report two cases arise.
  • Figure 2a shows the aligned positions of the clutch ring 26 and the sleeve 21 when a report is about to be engaged.
  • the engagement of a report to learn the engagement end-of-travel stops, following an action of the shift actuator, allows the sleeve 21 to cooperate with the ring 26 in a translational movement generated by the moving the gear lever to one of the stop points of the gearbox grille.
  • the crazy gear is aligned.
  • the teeth 23 of the sleeve 21 and the teeth 24 of the ring 26 do not fit or come into contact during the displacement of the sleeve 21 according to the translation 25.
  • Figure 2b shows the clutch ring 26 and the sleeve 21 when they are not aligned. It is said, then, that the crazy gear is not aligned.
  • Figure 3 illustrates two teeth 23, 24 whose beveled head comes into contact during the shift ratio.
  • the force is transmitted to the jaw clutch so that it cooperates with the gear-related crown.
  • the teeth of each crown then come into contact, forming a dog wall 31, and thus creating a resistance force partially opposing the translational movement 25.
  • the resulting force 35 of the force of the contact of the teeth 23 on the teeth 24, is decomposed into a force 33 opposing the cooperation of the jaw ring and the sleeve and a force 34 causing a rotation of the jaw clutch crown. .
  • the extra effort 33 in case of non-alignment of the crazy gear, can lead to impossibilities to reach the bottom of the grid of the gearbox.
  • the invention proposes to inject a torque of effort to the primary shaft by the MEL, of so as to rotate the jaw clutch by an angle sufficient to align the idler gear.
  • Measuring the force of the actuator during a gear engagement it is possible to know precisely when one has a wall of effort opposing the full engagement of the ratio, this wall of effort, this one. corresponding to a determined threshold of effort.
  • the invention consists in detecting the crossing of this threshold of effort to trigger the MEL, which then generates a torque on the primary shaft in order to engage a rotation of the interconnection ring and to allow the lever to move 'at the bottom of the grid.
  • FIG. 4 represents an example of a gate 48 relating to a piloted gearbox comprising, by way of example, six speeds plus one reverse gear and their respective abutment points 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47.
  • Position sensors memorize, then, the positions of the stop points relative to a level of effort reached the actuator at the bottom of the grid.
  • the invention makes it possible to inject a torque of effort into the jaw clutch ring in order to eliminate the relative force on the clutch wall. blocking the lever.
  • a detection device In order to inject a torque of effort to the jaw clutch, a detection device makes it possible to record the resistance forces of the lever in the grid.
  • the detection of the force of the lever in the gate is performed by a calculation of the current differential injected to the solenoid valves, for example the electrohydraulic actuator of the gearbox controlled when the lever is locked.
  • the detection is done by means of a measurement of the current induced in the solenoid valves by the movement of the electro-hydraulic actuator.
  • the current demanded by the electric motor for measuring the gear is measured.
  • the detection takes place between the initial position of the lever corresponding to a neutral position, ie the open clutch, and the position of the stop points of the grid.
  • the MEL is then controlled on a setpoint and the servo tends to inject, depending on the resistance force of the lever, a torque at the primary shaft.
  • the MEL From a predefined force threshold of the actuator, the MEL generates a force torque on the primary shaft.
  • the trigger threshold of the MEL may be 70% of the value corresponding to the maximum allowable force of the actuator.
  • the target rotation angle of the crown This angle is calculated from the reduction factors characteristic of rotating parts of the internal mechanics.
  • the reduction factors are obtained from the known inertia of rotating parts according to the type of gearbox driven vehicle.
  • the target angle of rotation of the clutch ring is 4 to 6 degrees to allow a realignment of the crazy gear.
  • the angular position of the primary shaft This data is generally calculated from the maximum primary shaft speed of a conventional controlled gearbox. In the case of a vehicle stationary and disengaged, this angular position is then known.
  • the target angle of rotation of the clutch ring, the angular position of the primary shaft, the overall drag torque and the force of the actuator are transmitted to the MEL from the electronic management of the vehicle.
  • the acquisition is, for example, sampled with a period of 10 ms.
  • the latter On the basis of this known information from the MEL, the latter is able to calculate the torque to be supplied to the primary shaft in order to rotate the jaw crown by a sufficient angle from a known angular position of the tree.
  • the torque to be injected by the MEL is a torque that oscillates between a positive value and a negative value.
  • the applied oscillating torque will engage a rotational movement of the jaw clutch ring so as to align the idle gear.
  • FIG. 5a shows a tooth 24 of the clutch crown and a tooth 23 of the sleeve connected to the actuator, the other teeth having the same orientations and positioning as the latter, positioned in such a way that the clutch wall 31 opposes at a first direction of the movement of the interconnection crown.
  • Figure 5b shows a tooth 24 of the clutch crown and a tooth 23 of the sleeve, positioned in such a way that the dog wall 50 opposes a second direction of movement of the jaw clutch crown.
  • the amplitude of the torque generated by the MEL at the primary shaft is advantageously between the amplitude of the overall drag torque and drag torque amplitude of the primary shaft.
  • FIG. 6 represents an example of a set point 64 of a torque injected by the MEL to the primary shaft in the case where the absolute maximum values 60, 63 are reached, corresponding to the values of the overall drag torque of the transmission chain. traction. As an indication, the limits corresponding to the absolute maximum values 61, 62 of the drag torque of the primary shaft are shown in the diagram.
  • the torque amplitude can be adjusted between the minimum value corresponding to the drag torque of the input shaft and the maximum value. corresponding to the overall drag torque.
  • the angular play in the power train between the wheel and the gearbox includes the clearance between the wheel and the transmission, the play between the transmission and the differential, the internal differential clearance, the clearance between the bridge crown and the gearbox.
  • the minimum value of the torque injected by the MEL ensures the rotation of the primary shaft and the realignment of the idle gear.
  • the maximum value of the torque injected by the MEL ensures the rotation of the primary shaft and the realignment of the idle gear and makes it possible to avoid a displacement of the vehicle.
  • the main advantage of the invention is to increase the robustness of the training of the gearbox grille, particularly in a functional manner.

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Abstract

L'invention consiste, pour vaincre l'inertie ramenée par la machine électrique en entrée de boîte, susceptible de tromper l'apprentissage, à commander la machine électrique (12) pour induire sur l'arbre primaire un couple déterminé suffisant pour produire une première rotation de l'arbre primaire dans un premier sens suivie d'une seconde rotation de l'arbre primaire dans un second sens opposé au premier sens, ceci afin de vaincre la butée artificielle, appelée mur de crabotage, détecté comme un effort supérieur à un effort déterminé acceptable, dû au non-alignement des dents de crabotage, et ainsi provoquer le réalignement des dents de crabot de la couronne et du manchon de crabotage et ainsi permettre l'apprentissage correcte des butées.

Description

PROCEDE D'APPRENTISSAGE D'UNE GRILLE DE BOITE DE VITESSES
PILOTEE D'UN VEHICULE HYBRIDE, ET BOITE DE VITESSES
NOTAMMENT POUR VEHICULE HYBRIDE
La présente invention concerne un procédé d'apprentissage de la grille d'une boîte de vitesses robotisée permettant de réactualiser les courses de déplacement des organes de changement de rapports de vitesses tout au long de la vie du véhicule.
Elle s'applique, plus particulièrement, dans le cas des véhicules hybrides comprenant une machine électrique couplée à la chaîne de traction du véhicule.
Actuellement, les véhicules hybrides utilisent une ou plusieurs machines électriques participant à la traction du véhicule et une boîte de vitesses pilotée pour transmettre un couple déterminé aux roues motrices du véhicule. Un tel dispositif est décrit dans la demande de brevet français n °
2882697 et traite, notamment, d'un procédé de changement de rapport de vitesses d'un véhicule comprenant une machine électrique.
Il est connu d'utiliser une architecture hybride combinant une boîte de vitesses pilotée et une machine électrique en série sur un embrayage. La machine électrique, dite MEL, via son rotor fixé sur l'arbre primaire de la boîte de vitesses, fournit le couple nécessaire pour faire avancer le véhicule en utilisation rapport engagé.
Cependant, une des principales contraintes de la MEL est son inertie importante. Cette inertie peut atteindre par exemple la valeur de 35 g. m2, ce qui équivaut ainsi à rajouter l'inertie ramenée par une douzaine d'embrayages.
Une boîte de vitesses comporte généralement un ensemble de pignons et de roues libres qui coopèrent selon une combinaison déterminée en fonction du rapport de vitesse demandé par le conducteur, pour transmettre un couple déterminé à la roue en fonction du régime moteur et des conditions de roulage, telles que la pente de la route ou l'état de la route. Pour chaque changement de rapport, il est nécessaire d'égaliser la vitesse de l'arbre primaire avec la vitesse de l'arbre secondaire relié à la roue. On utilise pour cela un dispositif de synchronisation appelé généralement « synchroniseur ». Un synchroniseur est constitué principalement d'une pignonerie folle libre en rotation sur l'arbre secondaire et d'un manchon de synchronisation, ou encore appelée bague de synchronisation, solidaire en rotation de l'arbre secondaire et libre en translation sur ce même arbre.
Cette pignonerie comprend une roue libre en rotation autour de l'arbre secondaire comportant sur une de ses faces latérales, une couronne, appelée couronne de crabotage, comportant des dents de crabotage, dites également crabots, réparties sur sa circonférence.
Le manchon solidaire en rotation de l'arbre secondaire mais libre en translation sur ce dernier, via par exemple des cannelures ménagées sur des génératrice de l'arbre secondaire, est disposé en regard de la couronne.
Le manchon dispose lui aussi de dents de crabotage qui sont en regard des dents de la couronne.
Lorsqu'un rapport est engagé à l'arrêt, il est nécessaire que la couronne, coopère de manière précise avec le manchon pour le crabotage, c'est-à-dire pour la solidarisation en rotation de la couronne avec le manchon et donc, par combinaison avec un des pignons fixes de l'arbre primaire correspondant au rapport engagé, la solidarisation de l'arbre primaire avec l'arbre secondaire.
Le crabotage est réalisé par un actionneur de la boîte de vitesses couplé au manchon et qui en se déplaçant rapproche le manchon de la couronne jusqu' à l'accouplement de leurs crabots respectifs.
Pour que le crabotage puisse s'effectuer de manière optimale, il faut que les dents respectivement de la couronne et du manchon soient alignées. Par alignement, on entend en fait que les dents de la couronne et du manchon soient décalées circonférentiellement : une dent de la couronne vient s'intercaler entre deux dents consécutives du manchon et réciproquement.
Or, à l'arrêt, un non alignement des dents du manchon et de la couronne peut poser un problème lors de la phase de réalignement de la couronne de crabotage et du manchon, étant donné l'inertie de la MEL ; l'arbre primaire auquel est liée la MEL étant engagé avec l'arbre secondaire du fait du crabotage de la couronne et du manchon comme expliqué ci- dessus. La phase de réalignement de la pignonerie folle est d'importance pour optimiser le passage des vitesses et donc pour optimiser l'agrément de ce passage. Cette phase est généralement appelée, phase de crabotage, elle se déroule pendant la phase d'engagement d'un rapport.
De ce fait, pour réaligner les dents de la couronne et du pignon, lors de la phase de crabotage, il est nécessaire de fournir des efforts très importants au niveau de l'arbre primaire par rapport à une architecture classique, c'est à dire sans MEL donc sans inertie supplémentaire.
Par ailleurs, dans une boîte de vitesses pilotée, l'actionneur de changement de rapports peut être notamment un actionneur électromécanique, électro-hydraulique, purement mécanique, ou pneumatique. L'actionneur est généralement inséré entre le levier de commande de la boîte de vitesses, ou des palettes au volant par exemple, et la commande interne de la boîte de vitesses, ou les fourchettes de changement de rapport. Ainsi, une consigne de changement de rapport envoyé par le levier de commande dans l'habitacle génère à partir de l'actionneur un effort mécanique qui permet de changer les rapports dans la boîte de vitesses.
L'actionneur est piloté par un calculateur intégré à la boîte de vitesses. L'actionneur agit en coordination avec un actionneur d'embrayage, ce dernier étant piloté afin d'optimiser le passage des vitesses et la consommation.
La commande interne de la boîte de vitesses est constituée de pièces mécaniques qui servent à déplacer des fourchettes de passage des vitesses, lesdites fourchettes agissant sur les manchons des synchroniseurs. Les synchroniseurs sont, généralement, au nombre de trois pour une boîte comprenant, par exemple, six rapports plus la marche arrière, cette dernière n'étant pas synchronisée. II peut y avoir des efforts trop importants au niveau de la commande interne lorsque la pignonerie folle est non alignée ce qui induit un apprentissage d'une course du levier de vitesses qui n'est pas la course réelle de la butée, et crée un décalage dans la grille de la boîte de vitesses. Une butée correspond à une limite physique de déplacement des dents au moment du crabotage.
Ces butées de fonctionnement pour un même déplacement du levier peuvent varier dans le temps du fait de l'usure des pièces mise en jeu notamment des crabots de synchronisation, du manchon, de la fourchette et de l'actionneur.
Un recalage périodique est donc nécessaire et s'effectue de façon transparente pour le conducteur qui agit toujours de la même façon sur le levier de commande.
Dans ce contexte, sur une boîte de vitesses pilotée, l'apprentissage de la grille est donc nécessaire pour définir les points caractéristiques et définir les consignes de changements de rapports. L'apprentissage de la grille de la boîte de vitesses est effectué généralement à l'arrêt, le véhicule initialement débrayé, c'est à dire l'embrayage ouvert.
La demande de brevet n ° 2818347 concerne un procédé d'apprentissage des positions d'un levier de commande interne des rapports pendant laquelle un calculateur mémorise pour chaque rapport une information représentative de la position du levier lors du passage des rapports.
Lors de l'apprentissage de la grille, l'inertie de la MEL peut conduire à des erreurs d'apprentissage liées au non-alignement de la pignonerie folle. Un mauvais apprentissage de la position de butée d'engagement d'un rapport conduit à des lâchers des rapports de vitesses et des non-engagements de rapports dus à l'erreur de position apprise par des capteurs dédiés. Le passage du rapport étant détecté trop tôt dans la course par rapport à la position réelle dans la boîte de vitesses. En outre, durant la vie du véhicule, il est nécessaire d'effectuer plusieurs apprentissages pour pallier à certaines dérives du capteur de courses, en passage de vitesse. La MEL ajoutant une inertie importante à l'arbre primaire, il est possible de se retrouver sur une impossibilité d'engager les crabots lors de l'apprentissage.
De même lors d'un apprentissage d'une grille d'une boîte de vitesses classique, ne comprenant pas de MEL, il est possible que des coincements de pignons fous et/ou du manchon surviennent et que des réalignements de la pignonerie folle soient difficiles voire impossibles. Par exemple, sur une boîte classique de vitesses pilotée, les efforts de crabotage lors du cheminement à froid du levier, lorsque la température extérieure est de -10°C, peuvent monter jusqu'à 700 N. Ce niveau d'effort est presque le niveau d'effort maximum atteignable par un actionneur et/ou la commande interne De ce fait, l'impossibilité de craboter à froid à l'arrêt, engendre un mauvais apprentissage impliquant des impossibilités d'engagement de certains rapports de vitesses.
Dans ces conditions, l'apprentissage d'une grille d'une boîte de vitesses d'un véhicule comprenant une MEL devient critique.
Un but de l'invention est notamment de pallier les inconvénients précités. Ainsi, pour assurer un apprentissage robuste par l'actionneur, le procédé selon l'invention propose notamment un pilotage qui permet à coup sûr de franchir le mur de crabotage et d'éviter les coincements des pièces de commande interne.
Par mur de crabotage, on entend l'interface de contact formée par les dents de la couronne et du manchon en contact les unes par rapport aux autres lors d'un passage de rapport.
A cet effet, l'invention a pour objet un procédé d'apprentissage d'une grille de pilotage d'une boîte de vitesses mécanique pilotée mesurant la position des butées de fin de courses à l'engagement de chaque rapport à redéfinir périodiquement les butées mécaniques de fin de course de l'actionneur assurant le passage des rapports de vitesses pour compenser les usures des pièces mécaniques mises en jeu dans la boîte. Avantageusement, ladite boîte équipant une chaîne de traction hybride comprenant une machine électrique en série sur l'arbre primaire avec le moteur thermique, et disposée en entrée de boîte.
Avantageusement, pour vaincre l'inertie ramenée par la machine électrique en entrée de boîte, susceptible de tromper l'apprentissage, ledit procédé commande la machine électrique pour induire sur l'arbre primaire un couple déterminé suffisant pour produire une première rotation de l'arbre primaire dans un premier sens suivie d'une seconde rotation de l'arbre primaire dans un second sens opposé au premier sens, ceci afin de vaincre une butée artificielle, appelé également mur de crabotage, détectée comme étant un effort supérieur à un seuil déterminé acceptable, dû au non- alignement des dents de crabotage, et ainsi provoquer le réalignement des dents de crabot de la couronne et du manchon de crabotage et ainsi permettre l'apprentissage des butées. Avantageusement, la valeur du couple induite par la machine électrique est asservie sur la position angulaire de l'arbre primaire, la valeur du couple de traînée globale de la chaîne de traction, la valeur du couple de traînée de l'arbre primaire et de l'effort de l'actionneur.
Avantageusement, le couple induit par la machine électrique, est compris, en valeur absolue, entre le couple de traînée de l'arbre primaire et le couple de traînée global de la chaîne de traction.
Avantageusement, le seuil de détection de l'effort de l'actionneur correspond à 70% de l'effort maximal de l'actionneur autorisé.
Avantageusement, le procédé comprend une étape de déclenchement de l'apprentissage activée à partir d'une commande prédéfinie dans l'organe de contrôle du véhicule et une réitération du procédé de la revendication 1 pour chaque point de butée de la boîte de vitesse.
L'invention a également pour objet une boîte de vitesses équipant un véhicule comportant une machine électrique entraînant un arbre primaire, la machine électrique étant solidaire mécaniquement de l'arbre primaire, une unité de commande d'un changement de rapports mettant en œuvre le procédé d'apprentissage selon l'une des revendications 1 à 5 , ladite boîte de vitesses comprenant des moyens de détection d'un seuil prédéfini d'efforts de l'actionneur mesurant l'effort de résistance de l'engrenage des crabot.
Avantageusement, le seuil étant franchi dans la phase de crabotage, l'unité commande la machine électrique pour induire sur l'arbre primaire un couple produisant une première rotation dans un premier sens suivie d'une seconde rotation dans un second sens opposé au premier sens.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'aide de la description qui suit faite en regard des dessins annexés qui représentent :
• la figure 1 , un schéma fonctionnel d'un exemple de chaîne de traction d'un véhicule hybride ;
• la figure 2a, la couronne et le manchon en position alignée ;
• la figure 2b, la couronne et le manchon en position non alignée ;
• la figure 3, un mur de crabot formé par les dents, respectivement du manchon et de la couronne, en contact les unes avec les autres lors d'un passage de rapport ;
• la figure 4, un exemple de grille et des points de butée appris d'une boîte de vitesses ;
• les figures 5a et 5b, deux positionnements possibles de non- alignement des crabots de la couronne et du manchon lors d'un changement de rapport.
• la figure 6, exemple d'une consigne de pilotage de la MEL
La figure 1 présente un schéma fonctionnel d'un exemple de chaîne de traction d'un véhicule hybride. Elle comporte un moteur thermique 1 couplé par exemple à une machine électrique auxiliaire 2, au moyen d'une courroie 3 entraînée par des poulies 3', 3" solidaires l'une du moteur l'autre de la machine électrique auxiliaire, cette machine électrique auxiliaire permettant le redémarrage du moteur dans un mode dit « stop and go ». Cette dernière ne participe pas directement à la traction du véhicule. Un volant d'inertie 4 est fixé sur l'arbre de sortie 5 d'un moteur thermique 1. L'arbre de sortie 5 est de son côté couplé au vilebrequin du moteur thermique 1. L'arbre de sortie 5 est ensuite relié à un embrayage 6.
Le glissement de l'embrayage est symbolisé par une résistance 7. l'embrayage est commandé pour passer d'une position ouverte à une position fermée ou vice et versa. L'embrayage 6 est par ailleurs relié à un arbre primaire 8. Cet arbre primaire 8 relie l'arbre de sortie moteur 5 à une boîte de vitesses mécanique pilotée 9 lorsque l'embrayage est en position fermée. Cette boîte de vitesse 9 assure la transmission de la puissance motrice aux roues motrices 10, dont une seule est représentée sur la figure 1. Plus particulièrement la boîte de vitesses 9 transmet, après démultiplication, la puissance de sortie aux roues 10 par l'intermédiaire d'un arbre de sortie 1 1 , ou arbre secondaire, couplé à un arbre de transmission non représenté.
Une machine électrique de traction 12 est insérée en série entre l'embrayage 6 et la boîte de vitesses 9. Cette machine électrique de traction 1 1 comporte un rotor 13 et un stator 14. Le rotor 13 est solidaire de l'arbre primaire 8 et le stator 14, fixe, est par exemple solidaire du carter du moteur. Une batterie 15 ou un ensemble de batteries, de forte puissance, alimente en énergie électrique la machine de traction 12 via un onduleur 16.
Ce dernier permet de transformer la tension continue en sortie de batterie en tension alternative apte à entraîner le rotor 13 en rotation.
Une unité de commande 20 associée à des capteurs, non représentés, pilote la chaîne de traction associée à la roue 10. L'unité de commande 20 pilote notamment la machine électrique 12. Les capteurs permettent notamment de mesurer les différentes vitesses de rotation en jeu dans la chaîne de traction. Avec une telle architecture de chaîne de traction, le véhicule peut notamment fonctionner selon les modes suivants :
• le véhicule roule en mode thermique pur lorsque l'embrayage 6 est fermé et que la machine électrique de traction 12 n'est pas alimentée ou commandée, le moteur thermique 1 assurant seul la traction ; • le véhicule roule en mode électrique pur lorsque l'embrayage 6 est ouvert et que la machine électrique 12 est alimentée ou commandée pour assurer seule la traction du véhicule ;
• le véhicule roule en mode mixte lorsque le moteur thermique 1 assure la traction du véhicule assisté par la machine électrique 12, l'embrayage 6 étant fermé.
La machine électrique 12 disposé en série sur l'arbre primaire 8 de la boîte de vitesses 9 impose une contrainte importante. En effet, la contrainte de la machine électrique 12 est son inertie importante. Cette inertie supplémentaire équivaut, par exemple, à rajouter une douzaine d'embrayages. De ce fait, pour engrener les pignons lors d'une phase de crabotage notamment, il est nécessaire de fournir des efforts très importants par rapport à une architecture classique. Lors d'une phase d'apprentissage, l'inertie de la machine électrique 12 est d'autant plus importante qu'un changement de rapport est effectué à l'arrêt.
L'invention permet de fournir un couple d'effort supplémentaire à l'arbre primaire 8. Ce surplus de couple et donc d'énergie électrique est généré à partir de la machine électrique, de manière à aligner lorsque nécessaire les crabots de la couronne de crabotage avec ceux du manchon lors d'un passage de rapport.
Le positionnement des crabots de la couronne de crabotage par rapport aux crabots du manchon lié au levier de vitesse est aléatoire avant le passage d'un rapport. Lors d'un passage d'un rapport deux cas se présentent.
La figure 2a représente les positionnements alignés de la couronne de crabotage 26 et du manchon 21 lorsqu'un rapport est sur le point d'être engagé. L'engagement d'un rapport pour apprendre les butées de fin de courses d'engagement, suite à une action de l'actionneur de changement de rapports, permet au manchon 21 de coopérer avec la couronne 26 selon un mouvement de translation 25 généré par le déplacement du levier de vitesses jusqu'à un des points de butée de la grille de la boîte de vitesses. On dit, alors, que la pignonerie folle est alignée. Les dents 23 du manchon 21 et les dents 24 de la couronne 26 ne rentrent pas ou peu en contact lors du déplacement du manchon 21 selon la translation 25.
Dans ce cas, aucun couple d'effort n'est nécessaire à appliquer à la couronne 26 pour éviter les contacts entre les dents de la couronne de crabotage et ceux du manchon.
La figure 2b représente la couronne de crabotage 26 et le manchon 21 lorsqu'elles ne sont pas alignées. On dit, alors, que la pignonerie folle n'est pas alignée.
Dans ce cas, les dents 23, 24 rentrent en contact et créent une force de résistance s'opposant au mouvement du levier de vitesses.
La figure 3 illustre deux dents 23, 24 dont la tête est biseautée rentrant en contact lors du passage de rapport. Lorsque le levier est déplacé pour engager un des rapports définis par la grille, l'effort est transmis à la couronne de crabotage afin qu'elle coopère avec la couronne liée au levier de vitesses. Dans l'exemple, les dents de chaque couronne rentrent alors en contact, formant un mur de crabot 31 , et créant ainsi un effort de résistance s'opposant en partie au mouvement de translation 25.
La force résultante 35 de l'effort du contact des dents 23 sur les dents 24, est décomposée en une force 33 s'opposant à la coopération de la couronne de crabotage et du manchon et une force 34 entraînant une rotation de la couronne de crabotage.
Dans ce cas, l'effort du levier de vitesses pour atteindre un point de butée, générant la force 35 résultant des contacts des dents, provoque une rotation de la couronne de crabotage et de l'arbre primaire d'un angle faible.
Cependant, l'effort à fournir sur le levier de vitesses peut être très important étant donnée l'inertie de la MEL.
Le surcroît d'effort 33, en cas de non-alignement de la pignonerie folle, peut conduire à des impossibilités d'atteindre le fond de la grille de la boîte de vitesses. Pour éviter l'apprentissage d'un point de butée d'engagement de grille erronée et par la suite de détruire la boîte de vitesses, l'invention propose d'injecter un couple d'effort à l'arbre primaire par la MEL, de manière à faire pivoter la couronne de crabotage d'un angle suffisant pour d'aligner la pignonerie folle.
Mesurant l'effort de l'actionneur lors d'un engagement de rapport, il est possible de connaître précisément lorsqu'on a un mur d'effort s'opposant à l'engagement complet du rapport, ce mur d'effort, celui-ci correspondant à un seuil déterminé d'effort.
L'invention consiste à détecter le franchissement de ce seuil d'effort pour déclencher la MEL qui génère alors un couple d'effort sur l'arbre primaire afin d'engager une rotation de la couronne de crabotage et de permettre le mouvement du levier jusqu'au fond de la grille.
La figure 4 représente un exemple d'une grille 48 relative à une boîte de vitesses pilotée comportant à titre d'exemple six vitesses plus une marche arrière et leurs points de butée respectifs 41 , 42, 43, 44, 45, 46, 47. Des capteurs de position mémorisent, alors, les positions des points de butée relativement à un niveau d'effort atteint de l'actionneur en fond de grille.
Pour ne pas confondre un point de butée de fond de grille et un blocage provoqué par un mur de crabot, l'invention permet d'injecter un couple d'effort à la couronne de crabotage afin de supprimer l'effort relatif au mur de crabot bloquant le levier.
Afin d'injecter un couple d'effort à la couronne de crabotage, un dispositif de détection permet de relever les efforts de résistance du levier dans la grille.
A cet effet, la détection de l'effort du levier dans la grille est réalisée par un calcul du différentiel de courant injecté aux électrovannes par exemple de l'actionneur électro hydraulique de la boîte de vitesses pilotée lorsque le levier est bloqué.
La détection se fait au moyen d'une mesure du courant induit dans les électrovannes par le mouvement de l'actionneur électro hydraulique. Dans le cas d'un actionneur électro mécanique, on mesure le courant demandé par le moteur électrique pour le passage de rapport.
La détection s'opère entre la position initiale du levier correspondant à une position neutre, c'est à dire l'embrayage ouvert, et la position des points de butée de la grille. La MEL est alors asservie sur une consigne et l'asservissement tend à injecter, en fonction de l'effort de résistance du levier, un couple au niveau de l'arbre primaire. A partir d'un seuil d'effort prédéfini de l'actionneur, la MEL génère un couple d'effort sur l'arbre primaire. Par exemple, le seuil de déclenchement de la MEL peut être de 70% de la valeur correspondant à l'effort maximal autorisé de l'actionneur.
Lorsque la MEL est activée, certaines données relatives au véhicule sont nécessaires à la MEL afin de calculer la valeur d'un couple d'efforts adéquate sur l'arbre primaire, notamment ces données sont : • L'angle cible de rotation de la couronne de crabotage : Cet angle est calculé à partir des facteurs de démultiplication caractéristiques des pièces en rotation de la mécanique interne. Les facteurs de démultiplication sont obtenus à partir des inerties connues des pièces en rotation selon le type de boîte de vitesses pilotée du véhicule. Généralement, l'angle cible de rotation de la couronne de crabotage est de 4 à 6 degrés pour permettre un réalignement de la pignonerie folle.
• La positon angulaire de l'arbre primaire : Cette donnée est, généralement, calculée à partir de la vitesse de l'arbre primaire maximum d'une boîte de vitesses pilotée classique. Dans le cas d'un véhicule à l'arrêt et débrayé, cette position angulaire est alors connue.
• Le couple minimum nécessaire pour faire avancer le véhicule, appelé couple de traînée globale de la chaîne de traction : Celui-ci est connu selon le type de boîte de vitesses pilotée du véhicule et le type du véhicule. Le type du véhicule informant de sa masse essentiellement. • L'effort de l'actionneur compris entre le levier de commande dans l'habitacle et la commande interne de la boîte de vitesses : Une mesure de la consigne électrique issue du courant généré aux électrovannes donne l'effort actionneur. • Le couple de traînée de l'arbre primaire de la boîte de vitesses pilotée : Ce dernier est calculé au préalable lors des changements de rapport en mesurant la décroissance de la vitesse de rotation de l'arbre primaire.
L'angle cible de rotation de la couronne de crabotage, la position angulaire de l'arbre primaire, le couple de traînée globale et l'effort de l'actionneur sont transmis à la MEL à partir de la gestion électronique du véhicule. L'acquisition est, par exemple, échantillonnée avec une période de 10 ms.
A partir de ces informations connues de la MEL, celle-ci est en mesure de calculer le couple à fournir à l'arbre primaire pour faire pivoter la couronne de crabotage d'un angle suffisant à partir d'une position angulaire connue de l'arbre.
Dans un mode de réalisation, le couple à injecter par la MEL est un couple qui oscille entre une valeur positive et une valeur négative.
Avantageusement, selon l'orientation du mur de crabot non connue à priori, le couple oscillant appliqué engagera un mouvement de rotation de la couronne de crabotage de manière à aligner la pignonerie folle.
La figure 5a représente une dent 24 de la couronne de crabotage et une dent 23 du manchon lié à l'actionneur, les autres dents possédant les mêmes orientations et positionnement que ces dernières, positionnées de telle manière que le mur de crabot 31 s'oppose à un premier sens du mouvement de la couronne de crabotage.
De la même manière, La figure 5b représente une dent 24 de la couronne de crabotage et une dent 23 du manchon, positionné de telle manière que le mur de crabot 50 s'oppose à un second sens du mouvement de la couronne de crabotage. L'application d'une consigne par la MEL relative à un couple oscillant permet dans tous les cas de dégager les dents du manchon des dents de la couronne de crabotage afin d'aligner la pignonerie folle.
Dans un cas de réalisation, l'amplitude du couple généré par la MEL à l'arbre primaire est avantageusement comprise entre l'amplitude du couple de traînée globale et l'amplitude du couple de traînée de l'arbre primaire.
La figure 6 représente un exemple d'une consigne 64 d'un couple injecté par la MEL à l'arbre primaire dans le cas où les valeurs maximales absolues 60, 63 sont atteintes, correspondantes aux valeurs du couple de traînée globale de la chaîne de traction. A titre d'indication les limites correspondantes aux valeurs maximales absolues 61 , 62 du couple de traînée de l'arbre primaire sont représentées sur le schéma.
Selon les jeux angulaires entre des pièces mécaniques de la chaîne de traction, situées entre la roue et la boîte de vitesse, l'amplitude du couple peut être ajustée entre la valeur minimale correspondante au couple de traînée de l'arbre primaire et la valeur maximale correspondante au couple de traînée global.
Les jeux angulaires dans la chaîne de traction entre la roue et la boîte de vitesses, comprennent le jeu entre la roue et la transmission, le jeu entre la transmission et le différentiel, le jeu interne différentiel, le jeu entre la couronne de pont et le pignon de l'arbre secondaire, le jeu entre le moyeu de synchronisation et l'arbre secondaire, le jeu entre le manchon et le moyeu.
La valeur minimale du couple injecté par la MEL assure la rotation de l'arbre primaire et le réalignement de la pignonerie folle.
La valeur maximale du couple injecté par la MEL assure la rotation de l'arbre primaire et le réalignement de la pignonerie folle et permet d'éviter un déplacement du véhicule.
L'invention a pour principal avantage d'accroître la robustesse de l'apprentissage de la grille de la boîte de vitesses, notamment de manière fonctionnelle.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Procédé d'apprentissage d'une grille de pilotage d'une boîte de vitesses mécanique pilotée mesurant la position des butées de fin de courses à l'engagement de chaque rapport à redéfinir périodiquement les butées mécaniques de fin de course de l'actionneur assurant le passage des rapports de vitesses pour compenser les usures des pièces mécaniques mises en jeu dans la boîte, ladite boîte équipant une chaîne de traction hybride comprenant une machine électrique en série sur l'arbre primaire avec le moteur thermique, et disposée en entrée de boîte, caractérisé en ce que pour vaincre l'inertie ramenée par la machine électrique en entrée de boîte, ledit procédé commande la machine électrique (12) pour induire sur l'arbre primaire un couple déterminé suffisant pour produire une première rotation de l'arbre primaire dans un premier sens suivie d'une seconde rotation de l'arbre primaire dans un second sens opposé au premier sens, ceci afin de vaincre une butée artificielle, détectée comme étant un effort supérieur à un seuil déterminé acceptable, dû au non- alignement des dents de crabotage, et ainsi provoquer le réalignement des dents de crabot de la couronne et du manchon de crabotage et ainsi permettre l'apprentissage des butées.
2. Procédé selon la revendication 1 , caractérisé en ce que la valeur du couple induite par la machine électrique 12 est asservie sur la position angulaire de l'arbre primaire, la valeur du couple de traînée globale de la chaîne de traction, la valeur du couple de traînée de l'arbre primaire et de l'effort de l'actionneur.
3. Procédé selon les revendications 1 à 2, caractérisé en ce que le couple induit par la machine électrique, est compris, en valeur absolue, entre le couple de traînée de l'arbre primaire (8) et le couple de traînée global de la chaîne de traction (8, 12, 9, 1 1 )
4. Procédé selon les revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le seuil de détection de l'effort de l'actionneur correspond à 70% de l'effort maximal de l'actionneur autorisé.
5. Procédé selon les revendications 1 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend une étape de déclenchement de l'apprentissage activée à partir d'une commande prédéfinie dans l'organe de contrôle du véhicule et une réitération du procédé de la revendication 1 pour chaque point de butée de la boîte de vitesse.
6. Boîte de vitesses équipant un véhicule comportant une machine électrique (12) entraînant un arbre primaire (8), la machine électrique (12) étant solidaire mécaniquement de l'arbre primaire (8), une unité de commande (20) d'un changement de rapports mettant en œuvre le procédé d'apprentissage selon l'une des revendications 1 à 5 , ladite boîte de vitesses comprenant des moyens de détection d'un seuil prédéfini d'efforts de l'actionneur mesurant l'effort de résistance de l'engrenage des crabots, caractérisé en ce que le seuil étant franchi dans la phase de crabotage, l'unité (20) commande commande la machine électrique (12) pour induire sur l'arbre primaire un couple produisant une première rotation dans un premier sens suivie d'une seconde rotation dans un second sens opposé au premier sens.
PCT/FR2008/050177 2007-02-09 2008-02-05 Procede d'apprentissage d'une grille de boite de vitesses pilotee d'un vehicule hybride, et boite de vitesses notamment pour vehicule hybride WO2008104676A2 (fr)

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