WO2010007271A2 - Dispositif de commande adaptative a l'evolution de la caracteristique d'un embrayage en fonction de la temperature applique a un vehicule equipe d'un systeme 4x4 pilote - Google Patents

Dispositif de commande adaptative a l'evolution de la caracteristique d'un embrayage en fonction de la temperature applique a un vehicule equipe d'un systeme 4x4 pilote Download PDF

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Definitions

  • the invention relates to the field of the automotive industry, and more particularly to that of vehicles comprising several drive axles.
  • It aims more particularly the management of the distribution of the engine torque between the different drive axles. It relates more specifically to a control mode of the clutch device which ensures the distribution of torque between the different drive axles, and in particular according to the temperature of the clutch.
  • vehicles comprising several drive axles, in particular powered four-wheel drive vehicles, comprise a transmission which includes a differential, generally before, to which the gearbox is coupled at the output of the engine.
  • This front differential is connected via a transfer box to a longitudinal transmission shaft for transmitting a portion of the torque to the rear axle, via a controlled clutch device.
  • This type of controlled clutch allows to vary the distribution ratio of the engine torque between the front axle and the rear axle.
  • this control generally takes into account various factors that may be related to the driving circumstances and commands of the user, as described for example in the documents EP-I 275 549 or EP-I 188 597.
  • the controlled clutch devices are sensitive to temperature. More specifically, the performance in terms of torque transmission is dependent on the temperature of the surfaces in contact with the different disks constituting the clutch. Thus, depending on the outside temperature and that of the clutch, the transmission rate can control identical, have variations.
  • a problem to be solved by the invention is that of obtaining a command that is homogeneous and as independent as possible from the outside temperature and that of the clutch.
  • the invention therefore relates to a motor vehicle, comprising at least two drive axles connected by a single or multi-disk clutch device, this device including an actuator controlled according to a set point determining the torque level transmitted between the input and the output of the clutch.
  • this setpoint is a function of the temperature of the clutch device.
  • the invention consists in modulating the setpoint as a function of the temperature of the clutch device so as to optimize its performance, by limiting its sensitivity to the outside temperature or to heating.
  • the clutch devices may include different types of actuators, and in particular the actuators operating electrically.
  • the setpoint is generally applied by supplying a control current to the actuator. It is this electric current that is responsible for the relative displacement of different disks of the clutch, and the intensity of the friction.
  • the movement of these different disks can be obtained by hydraulic actuators or pneumatic.
  • the temperature of the clutch device can be either measured by a sensor or estimated by a calculation, and in particular from the speeds of the input and output shafts of the clutch device and the setpoint couple to transmit.
  • the set value applied to the actuator may be an increasing function of the temperature.
  • the setpoint may be greater than that applied to obtain the same torque transmission rate when at the predetermined threshold temperature.
  • the setpoint value is lower than that applied to obtain the same torque transmission rate, at the threshold temperature in question.
  • the transmission performance is intrinsically improved, which allows to apply a setpoint to the clutch which is lower, to obtain the requested torque.
  • the device being driven in current it improves the energy consumption of the vehicle.
  • the transmission performance of the clutch is lower. The invention therefore makes it possible to provide a higher current, to obtain the same result in torque as at the median temperature.
  • Figure 1 is a simplified diagram showing the transmission chain for a vehicle equipped with two drive axles.
  • FIG. 2 is a diagram illustrating the control of the controlled clutch according to the invention.
  • FIG. 3 is a diagram illustrating the value of the available torque as a function of the measured or estimated temperature, for different setpoint values.
  • the invention relates to the control of the transmission on vehicles with several driving axles, and in particular 4 ⁇ 4 vehicles.
  • driving axles such vehicles as schematically illustrated in FIG. driving axles, each having two wheels.
  • the axle 2 chosen as the front axle has a differential 4 which is connected to the engine 5 via the gearbox 6 and the main clutch 7.
  • This differential 4 before is connected by a transfer box 8 to the main transmission shaft, which connects the differentials 4 and rear 10 through the controlled clutch device 12.
  • the same principle can also be applied to a propulsion syntactically.
  • This clutch device 12 comprises different stacked discs 13, and movable relative to each other depending on the position of an actuator 15.
  • This actuator 15 is controlled by the appropriate control unit 16 which can be either a device Dedicated electronics, again a centralized computer, connected by a communication bus.
  • the clutch device 12 therefore comprises various disks 13,23 stacked and alternatively connected to the input shaft 25 and the output shaft 27 of the clutch 12.
  • Different actuator mechanisms can be used to move the discs 13,23 relative to each other.
  • the electronic control unit 16 receives a set main torque 30 which emanates from a main computer, and this according to the driving strategy of the vehicle or a command of the driver.
  • This electronic control unit 16 also receives information relating to the speed of the front axle and the rear axle, either by means of sensors 31, 32 directly mounted on these different trains, and shown diagrammatically on the input shaft 25. and output 27 of the clutch, or else via information transiting on a bus connected to other computers.
  • the block providing an estimate of the temperature can be replaced by the provision of temperature information from a specific sensor, mounted on the clutch device.
  • the block 35 first developed an estimate of the clutch temperature from the speeds of the front axle 27 of the rear axle 25 as well as from the setpoint of the corrected torque 37 applied to the clutch. 'clutch.
  • the estimate 38 of the temperature of the clutch produced by this block 35 can be done according to the teachings of WO 02/25133.
  • the block 40 ensures a saturation of the torque control signals 30, in order to protect the clutch when a torque demand is too high, beyond its physical limits.
  • the temperature information 38 also serves to protect the clutch when the temperature is outside a range of operation.
  • the values 41, 42 determined after saturation are then transmitted to block 43 which calculates the adjustment of the setpoint 46 to be applied to the actuator. In the remainder of the description, this setpoint is in fact a current setpoint to be applied to the actuator, although the invention can also be realized with other types of actuators.
  • This block 43 therefore makes it possible, according to the calculations explained hereinafter, to deliver a current setpoint to the module 48 driving the actuator.
  • the adjustment of the current delivered by the block 43 is illustrated in FIG. 3.
  • the setpoint applied to the actuator is constant, regardless of the measured or estimated temperature.
  • the torque Co has a first temperature ⁇ o greater than the torque Ci applied when the measured or estimated temperature ⁇ i is greater.
  • FIG. 3 illustrates different curves forming a beam for different current set point values, as a function of the temperature ⁇ and the torque C supplied. Each curve corresponds to a given current.
  • the invention has many advantages, including low-temperature consumption gains and performance gains at high temperatures.

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Abstract

Véhicule automobile, comportant au moins deux essieux moteurs (2,3) reliés par un dispositif d'embrayage (12) mono ou multi disques, ledit dispositif incluant un actionneur (15) commandé selon une consigne déterminant le taux de transmission de couple, caractérisé en ce que ladite consigne est fonction de la température du dispositif d'embrayage (12).

Description

DISPOSITIF DE COMMANDE ADAPTATIVE A L'EVOLUTION DE LA CARACTERISTIQUE D'UN EMBRAYAGE EN FONCTION DE LA TEMPERATURE APPLIQUE A UN VEHICULE EQUIPE D'UN SYSTEME 4X4 PILOTE.
DOMAINE TECHNIQUE
L'invention se rattache au domaine de l'industrie automobile, et plus particulièrement à celle des véhicules comportant plusieurs essieux moteurs.
Elle vise plus particulièrement la gestion de la répartition du couple moteur entre les différents essieux moteurs. Elle concerne plus spécifiquement un mode de pilotage du dispositif d'embrayage qui assure la répartition du couple entre les différents essieux moteurs, et ce en particulier en fonction de la température de l'embrayage.
TECHNIQUES ANTÉRIEURES
De façon générale, les véhicules comportant plusieurs essieux moteurs, en particulier les véhicules à quatre roues motrices pilotées, comportent une transmission qui inclut un différentiel, généralement avant, auquel est reliée la boite de vitesses en sortie du moteur thermique. Ce différentiel avant est relié par l'intermédiaire d'une boite de transfert à un arbre longitudinal de transmission permettant de transmettre une partie du couple à l'essieu arrière, par l'intermédiaire d'un dispositif d'embrayage piloté.
Ce type d'embrayage piloté permet de faire varier le taux de répartition du couple moteur entre l'essieu avant et l'essieu arrière. En pratique, ce pilotage prend généralement en compte différents facteurs qui peuvent être relatifs aux circonstances de conduite et aux commandes de l'utilisateur, tel que décrit par exemple dans les documents EP-I 275 549 ou EP-I 188 597. EXPOSE DE L'INVENTION
Or, il apparaît que les dispositifs d'embrayage pilotés sont sensibles à la température. Plus précisément, les performances en termes de transmission du couple sont dépendantes de la température des surfaces en contact des différents disques constituant l'embrayage. Ainsi, en fonction de la température extérieure et de celle de l'embrayage, le taux de transmission peut à commande identique, présenter des variations.
Un problème que se propose donc de résoudre l'invention est celui d'obtenir une commande qui soit homogène et la plus indépendante possible de la température extérieure et de celle de l'embrayage.
L'invention concerne donc un véhicule automobile, comportant au moins deux essieux moteurs reliés par un dispositif d'embrayage mono ou multi disques, ce dispositif incluant un actionneur commandé selon une consigne déterminant le niveau de couple transmis entre l'entrée et la sortie de l'embrayage.
Conformément à l'invention, cette consigne est fonction de la température du dispositif d'embrayage.
Autrement dit, l'invention consiste à moduler la consigne en fonction de la température du dispositif d'embrayage de manière à optimiser ses performances, en limitant sa sensibilité à la température extérieure ou à réchauffement.
Ainsi, en pratique, les dispositifs d'embrayage peuvent inclure différents types d'actionneurs, et en particulier les actionneurs fonctionnant électriquement. Dans ce cas, la consigne est généralement appliquée par la fourniture d'un courant de commande à l'actionneur. C'est ce courant électrique qui est responsable du déplacement relatif de différents disques de l'embrayage, et de l'intensité de la friction. Toutefois, dans d'autres formes de réalisation, le déplacement de ces différents disques peut être obtenu par des actionneurs hydrauliques, voire pneumatiques.
En fonction des applications, la température du dispositif d'embrayage peut être soit mesurée par un capteur, soit estimée par un calcul, et en particulier à partir des vitesses des arbres d'entrée et de sortie du dispositif d'embrayage et de la consigne de couple à transmettre.
Avantageusement en pratique, pour obtenir un niveau de couple transmis donné, la valeur de consigne appliquée à Pactionneur peut être une fonction croissante de la température. Ainsi, au dessus d'un seuil de température prédéterminé, la consigne peut être supérieure à celle qui est appliquée pour obtenir le même taux de transmission du couple lorsqu'on se trouve à la température de seuil prédéterminé. A l'inverse, en dessous de cette valeur de température prédéterminée, la valeur de consigne est inférieure à celle appliquée pour obtenir le même taux de transmission de couple, à la température de seuil en question.
En d'autres termes, si on se trouve à basse température, les performances de transmission sont intrinsèquement améliorées, ce qui permet d'appliquer une consigne à l'embrayage qui est plus faible, pour obtenir le couple demandé. L'appareil étant piloté en courant, on améliore la consommation en énergie du véhicule. A l'inverse, à haute température, les performances de transmission de l'embrayage sont plus faibles. L'invention permet donc de fournir un courant plus élevé, pour obtenir le même résultat en couple qu'à température médiane.
DESCRIPTION SOMMAIRE DES DESSINS
La manière de réaliser l'invention, ainsi que les avantages qui en découlent, ressortiront bien de la description du mode de réalisation qui suit, à l'appui des figures annexées dans lesquelles : A-
La figure 1 est un schéma simplifié montrant la chaîne de transmission pour un véhicule équipé de deux essieux moteurs.
La figure 2 est un schéma illustrant la commande de l'embrayage piloté conformément à l'invention. La figure 3 est un diagramme illustrant la valeur du couple disponible en fonction de la température mesurée ou estimée, et ce pour différentes valeurs de consigne.
MANIERE DE REALISER L'INVENTION Comme déjà exposé, l'invention concerne la commande de la transmission sur les véhicules à plusieurs essieux moteurs, et en particulier les véhicules 4 x 4. De tels véhicules tels qu'illustrés schématiquement à la figure 1 comportent deux essieux moteurs, comportant chacun deux roues. Dans le cas d'une traction, l'essieu 2 choisi comme essieu avant possède un différentiel 4 qui est relié au moteur 5 par l'intermédiaire de la boite de vitesses 6 et de l'embrayage principal 7. Ce différentiel 4 avant est relié par une boite de transfert 8 à l'arbre de transmission principal, qui relie les différentiels 4 et arrière 10 par l'intermédiaire du dispositif d'embrayage piloté 12. Le même principe peut également s'appliquer à une propulsion de façon synectique.
Ce dispositif d'embrayage 12 comporte différents disques empilés 13, et mobiles les uns par rapport aux autres en fonction de la position d'un actionneur 15. Cet actionneur 15 est commandé par l'unité de commande appropriée 16 qui peut être soit un dispositif électronique dédié, soit encore un calculateur centralisé, relié par un bus de communication.
Comme illustré à la figure 2, le dispositif d'embrayage 12 comporte donc différents disques 13,23 empilés et alternativement reliés à l'arbre d'entrée 25 et l'arbre de sortie 27 de l'embrayage 12. Différents mécanismes d'actionneurs peuvent être employés pour assurer le déplacement des disques 13,23 les uns par rapport aux autres. L'unité de commande électronique 16 reçoit une consigne principale de couple 30 qui émane d'un calculateur principal, et ce en fonction de la stratégie de conduite du véhicule ou d'une commande du conducteur. Cette unité de contrôle électronique 16 reçoit également des informations relatives à la vitesse du train avant et du train arrière, soit par l'intermédiaire de capteurs 31,32 directement montés sur ces différents trains, et représentés schématiquement sur l'arbre d'entrée 25 et de sortie 27 de l'embrayage, ou bien encore par l'intermédiaire d'informations transitant sur un bus relié à d'autres calculateurs. Bien entendu, le bloc assurant une estimation de la température peut être remplacé par la fourniture d'une information de la température issue d'un capteur spécifique, monté sur le dispositif d'embrayage.
Tel qu'illustré à la figure 2, le bloc 35 a élaboré d'abord une estimation de la température de l'embrayage à partir des vitesses du train avant 27 du train arrière 25 ainsi que de la consigne du couple corrigé 37 appliquée à l'embrayage.
L'estimation 38 de la température de l'embrayage élaborée par ce bloc 35 peut se faire selon les enseignements du document WO 02/25133.
Comme illustré aux figures 2 et 3, le bloc 40 assure une saturation des signaux de commande de couple 30, afin de protéger l'embrayage quand une demande de couple est trop forte, au-delà de ses limites physiques. L'information de température 38 permet également de protéger l'embrayage lorsque la température se trouve en dehors d'une plage de fonctionnement. Les valeurs 41,42 déterminées après saturation sont ensuite transmises au bloc 43 qui calcule l'ajustement de la consigne 46 à appliquer à l'actionneur. Dans le reste de la description, cette consigne est en fait une consigne de courant à appliquer à l'actionneur, bien que l'invention puisse également être réalisée avec d'autres types d'actionneurs.
Ce bloc 43 permet donc, en fonction des calculs expliqués ci-après, de délivrer une consigne de courant au module 48 pilotant l'actionneur. L 'ajustement du courant délivré par le bloc 43 est illustré à la figure 3. Ainsi, dans les solutions existantes, pour une consigne de couple donné, la consigne appliquée à l'actionneur est constante, quelle que soit la température mesurée ou estimée. A l'inverse, comme illustré à la figure 3, pour un courant I0 appliqué à l'actionneur, le couple Co a une première température θo est supérieur au couple Ci appliqué lorsque la température mesurée ou estimée θi est supérieure. La figure 3 illustre différentes courbes formant un faisceau pour différentes valeurs de consigne de courant, et ce en fonction de la température θ et du couple C fourni. Chaque courbe correspond à un courant donné. Il en résulte le couple fourni en fonction de la température de l'embrayage. A partir de cette cartographie de performances de l'embrayage en fonction de la température, on peut ainsi déterminer le courant à appliquer afin d'obtenir le couple désiré par des techniques d'extrapolation par exemple. Ainsi, à plus basse température, le courant appliqué à l'embrayage peut être plus faible pour obtenir le couple souhaité. Il en résulte une moindre consommation au niveau des actionneurs de l'embrayage piloté. A l'inverse, lorsque la température est plus élevée, le courant appliqué à l'embrayage est augmenté par rapport au mode de fonctionnement de l'art antérieur, et ce afin de compenser la dégradation des performances de friction avec la température.
Il ressort de ce qui précède que l'invention présente de multiples avantages, et notamment des gains de consommation à basse température et des gains de performance à haute température.

Claims

REVENDICATIONS
1. Véhicule automobile, comportant au moins deux essieux moteurs (2,3) reliés par un dispositif d'embrayage (12) mono ou multi disques, ledit dispositif incluant un actionneur (15) commandé selon une consigne déterminant le taux de transmission de couple, caractérisé en ce que ladite consigne est fonction de la température du dispositif d'embrayage (12).
2. Véhicule automobile selon la revendication 1, caractérisé en ce que 1 ' actionneur ( 15 ) est à fonctionnement électrique .
3. Véhicule automobile selon la revendication 2, caractérisé en ce que la consigne est appliquée par un courant de commande fourni à l' actionneur.
4. Véhicule automobile selon la revendication 1, caractérisé en ce que la température du dispositif d'embrayage est mesurée par un capteur.
5. Véhicule automobile selon la revendication 1, caractérisé en ce que la température du dispositif d'embrayage est estimée par calcul.
6. Véhicule automobile selon la revendication 5, caractérisé en ce que la température est estimée à partir des vitesses des arbres d'entrée (25) et de sortie (27 du dispositif d'embrayage et de la consigne de couple à transmettre (30).
7. Véhicule automobile selon la revendication 5, caractérisé en ce que en dessous d'un seuil de température prédéterminé, la valeur de consigne est inférieure à celle appliquée pour obtenir le même taux de transmission de couple, à ladite température de seuil.
8. Véhicule automobile selon la revendication 5, caractérisé en ce que en dessus d'un seuil de température prédéterminé, la valeur de consigne est supérieure à celle appliquée pour obtenir le même taux de transmission de couple à ladite température de seuil.
9. Véhicule automobile selon la revendication 5, caractérisé en ce que pour obtenir un taux de transmission donné, la valeur de consigne est une fonction croissante de la température.
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