WO2011045545A1 - Procede de changement de rapport sur une boite de vitesses manuelle pilotee - Google Patents

Procede de changement de rapport sur une boite de vitesses manuelle pilotee Download PDF

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Gaëtan ROCQ
Cédric LAUNAY
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Peugeot Citroën Automobiles SA
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Definitions

  • the present invention relates to the field of gearboxes for a motor vehicle. More specifically, the present invention relates to a method for improving gearshifts on a robotic manual gearbox, also known by the acronym of BVMP, manual gearbox (or mechanical) driven.
  • BVMP robotic manual gearbox
  • a manual gearbox has a classic manual transmission structure, but it is also equipped with an electronic system for managing and operating the clutch and the mechanism for selecting and engaging gear ratios. . Such a box thus allows an automatic or sequential shift of reports at the initiative of the driver.
  • any change of ratio necessarily implies a lapse of time during which the wheels no longer receive engine torque. This period of time corresponds to the disengagement time necessary to release the current ratio and then engage the next report.
  • the occurrence of this phase where no engine torque is transmitted to the wheels, also called “hollow time” is a disadvantage in itself, and it is advantageous to have means to reduce or even eliminate it.
  • FIG. 1 shows a triple curve representing, the torque setpoint of the clutch (curve C1), the torque effectively transmitted by the clutch (curve C2), as well as the engine speed (curve C3), these three parameters being represented as a function of time.
  • curve C1 the torque setpoint of the clutch
  • curve C2 the torque effectively transmitted by the clutch
  • curve C3 the engine speed
  • Phase 1 the cancellation of the torque transmitted to the primary shaft: when the decision to change gear is made, the engine torque is canceled and the clutch is opened in order to allow the gear ratio to be decoupled.
  • Phase 3 - synchronization phase during which the clutch is open and where it is necessary to synchronize the primary shaft at the same speed (with the gear ratio close) as the secondary shaft, in order to couple them without clashes and wear-free jaw.
  • the two trees are kinematically linked at the end of this phase.
  • the primary shaft can therefore transmit torque to the wheel.
  • Phase 5 - the torque response time phase that begins at the end of the clutch and ends as soon as the clutch transmits torque again to the wheel via the primary shaft.
  • the clutch torque recovery instruction starts at the same time as this phase.
  • Phase 6 - primary shaft torque recovery phase during which the clutch torque gradually increases to meet the driver's torque demand.
  • the depression time during a change of ratio corresponds to the cumulative duration of the phases 2, 3, 4 to 5, during which it can be observed that the curve C2 is linear and of zero value.
  • this procedure results in an important response time between the engagement of the target ratio and the beginning of transmission of torque to the primary shaft by the clutch.
  • This response time may be due, among other things, to a delay in acquiring the information "gear engaged", to the intrinsic response time of the clutch actuator, or even to the time internal processing to the computer to calculate the clutch torque setpoint, etc.
  • the invention relates to a gear change method in a controlled manual gearbox comprising a clutch, a primary shaft and a secondary shaft, the method comprising the successive phases of canceling the torque transmitted to the primary shaft, releasing a current ratio, engaging a target ratio and recovering the torque transmitted to the input shaft, the torque transmitted to the input shaft according to a torque reference value, this value being zero when the release phase of the current ratio, the method being characterized in that the torque reference value increases before the target ratio is engaged.
  • the delay between the moment when the torque setpoint becomes non-zero and the end of the engagement phase is a function of the response time, ie the time required for the torque actually transmitted to the primary shaft to reach the torque setpoint.
  • said delay is less than the response time, so that no torque is transmitted to the primary shaft until the target ratio is engaged.
  • the torque setpoint increases before the end of the target ratio engagement phase according to a predetermined slope until a nominal value is reached. In one embodiment, the torque setpoint is reset if the torque transmitted to the primary shaft is non-zero while the target ratio is still not engaged.
  • the invention also relates to a controlled manual gearbox implementing a method as defined above.
  • the invention relates to a motor vehicle equipped with a gearbox as defined above.
  • FIG. 1 already described, represents the torque setpoint curves of the clutch, the torque actually transmitted by the clutch and the engine speed during the passage of a gear on a known controlled manual gearbox,
  • Figure 2 shows the same curves (respectively referenced C'1, C'2 and C'3) as those of Figure 1, but in the context of a gearbox according to the invention.
  • Phase 1 - the cancellation of the primary shaft torque when the decision to change gear is made, the engine torque is canceled and the clutch is opened to allow the gear ratio to be engaged.
  • Phase 2 - clearance (or declutching): once the clutch is open, the primary and secondary shafts of the gearbox are disengaged to allow synchronization.
  • Phase 3 - synchronization phase during which the clutch is open and where it is necessary to synchronize the primary shaft at the same speed (with the gear ratio close) as the secondary shaft, in order to couple them without clashes and wear-free jaw.
  • Phase 4 the engagement (or interconnection): phase during which the clutch is opened and where the referred report is in the course of engagement. During this phase, the anticipation of torque recovery is triggered on configurable time or event criteria.
  • Phase 5 - the torque response time phase that begins at the end of the clutch and ends as soon as the clutch transmits to new torque to the wheel via the primary shaft. This time is greatly reduced thanks to the anticipation of the clutch torque recovery demand.
  • Phase 6 - primary shaft torque recovery phase during which the clutch torque gradually increases to meet the driver's torque demand.
  • the recess time during a gear change corresponds to the cumulative duration of the phases 2 to 5.
  • the duration of the phase 5 is greatly reduced compared to the known method.
  • the clutch torque setpoint begins to increase while the target ratio is still not detected as being engaged. A large part of the response time is thus hidden because it takes place during the engagement phase.
  • FIG. 2 also shows that the actual torque recovery at the primary shaft is advanced compared to FIG. 1, which represents the time gain provided by the invention.
  • the invention thus reduces the total duration of a shift, greatly reduce the time during which no torque is transmitted to the wheels. This improves the perceived quality of the gear changes.
  • the invention also makes it possible to ensure optimal protection of the mechanical synchronizers during the phases of interconnection.

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Abstract

L'invention se rapporte à un procédé de changement de rapport dans une boîte de vitesses manuelle pilotée comprenant un embrayage, un arbre primaire et un arbre secondaire, le procédé comprenant les phases successives d'annulation du couple transmis à l'arbre primaire, de dégagement d'un rapport courant, d'engagement d'un rapport cible et de reprise du couple transmis à l'arbre primaire, le couple transmis à l'arbre primaire suivant une valeur de consigne de couple, cette valeur étant nulle lors de la phase de dégagement du rapport courant, le procédé étant caractérisé en ce que la valeur de consigne de couple augmente avant que le rapport cible ne soit engagé.

Description

PROCEDE DE CHANGEMENT DE RAPPORT SUR UNE BOITE DE
VITESSES MANUELLE PILOTEE
La présente invention se rapporte au domaine des boîtes de vitesses pour véhicule automobile. Plus précisément, la présente invention concerne un procédé permettant d'améliorer les changements de rapport sur une boîte de vitesses manuelle robotisée, également connues sous l'acronyme de BVMP, pour boîte de vitesses manuelle (ou mécanique) pilotée.
Une boîte de vitesses manuelle pilotée présente une structure classique de boîte de vitesses manuelle, mais elle est en plus équipée d'un système électronique de gestion et d'actionnement de l'embrayage et du mécanisme de sélection et d'engagement des rapports de vitesses. Une telle boîte permet ainsi un passage des rapports automatique ou séquentiel à l'initiative du conducteur.
Le principe du changement de vitesses étant identique à une boîte mécanique classique (à la différence qu'il est géré par un système de commande et réalisé par des actionneurs), il en présente ainsi certains des inconvénients. En effet, tout changement de rapport implique nécessairement un laps de temps pendant lequel les roues ne reçoivent plus de couple moteur. Ce laps de temps correspond au temps de débrayage nécessaire pour dégager le rapport courant puis engager le rapport suivant. L'occurrence de cette phase où aucun couple moteur n'est transmis aux roues, également appelé « temps de creux », est un inconvénient en soi, et il est avantageux de disposer de moyens permettant de la réduire voire de la supprimer.
La figure 1 montre une triple courbe, représentant, la consigne de couple de l'embrayage (courbe C1 ), le couple effectivement transmis par l'embrayage (courbe C2), ainsi que le régime moteur (courbe C3), ces trois paramètres étant représentés en fonction du temps. Les différentes phases distinctes et successives d'un changement de rapport sont délimitées sur l'axe temporel de la figure 1 et sont numérotées de 1 à 6. Ces phases sont explicitées ci-après.
Phase 1 - l'annulation du couple transmis à l'arbre primaire : lors de la décision de changer de rapport, on annule le couple moteur et on ouvre l'embrayage afin de permettre le décrabotage du rapport engagé. Phase 2 - le dégagement (ou décrabotage) : une fois que l'embrayage est ouvert, on désolidarise les deux arbres primaire et secondaire de la boite de vitesse afin de permettre la synchronisation.
Phase 3 - la synchronisation : phase pendant laquelle l'embrayage est ouvert et où il est nécessaire de synchroniser l'arbre primaire à la même vitesse (au rapport de démultiplication près) que l'arbre secondaire, afin d'accoupler ceux-ci sans heurts et sans usure des crabots.
Phase 4 - l'engagement (ou crabotage) : phase pendant laquelle l'embrayage est ouvert et où le rapport visé est en cours d'engagement. Les deux arbres sont alors liés cinématiquement à la fin de cette phase. L'arbre primaire peut donc transmettre du couple à la roue.
Phase 5 - le temps de réponse à la remise en couple : phase qui débute à la fin du crabotage et se termine dés que l'embrayage transmet à nouveau du couple à la roue via l'arbre primaire. La consigne de reprise de couple embrayage commence en même temps que cette phase.
Phase 6 - la reprise de couple arbre primaire : phase pendant laquelle le couple embrayage augmente progressivement jusqu'à rejoindre la demande de couple du conducteur.
Le temps de creux lors d'un changement de rapport correspond à la durée cumulée des phases 2, 3, 4 à 5, pendant lesquelles on peut observer que la courbe C2 est linéaire et de valeur nulle.
Il est à noter que sur certains véhicules à groupe motopropulseur équipé d'une transmission de type boite de vitesse manuelle robotisée, la phase de reprise de couple par l'embrayage ne commence que lorsque le rapport cible est engagé. Cela permet d'être certain que le couple embrayage :
- ne va pas perturber la phase de crabotage et entraîner des échecs au crabotage.
- sera bien appliqué à la roue via l'arbre primaire lors de la reprise de couple du changement de rapport.
En outre, cette manière de procéder entraîne un temps de réponse important entre l'engagement du rapport cible et le début de transmission de couple à l'arbre primaire par l'embrayage. Ce temps de réponse pouvant être dû, entre autres, à un retard d'acquisition de l'information « rapport engagé », au temps de réponse intrinsèque de l'actionneur d'embrayage, voire au temps de traitement interne au calculateur pour calculer la consigne de couple embrayage, etc.
Ce temps de réponse à la remise en couple est très impactant sur la prestation de changement de rapport sur une architecture à boite de vitesses manuelle robotisée. Lors des changements de rapport, ce temps à couple roue nul est ressenti négativement par le conducteur et est cause de désagrément pour ce dernier (il implique souvent un balancement non désiré du tronc du conducteur d'arrière en avant, par le jeu de l'inertie).
Une solution pour réduire le laps de temps pendant lequel le couple transmis aux roues est nul consiste à minimiser le temps réponse à la remise en couple lors des changements de rapport. À cette fin, il est nécessaire d'appliquer de nouvelles stratégies d'anticipation à la reprise de couple embrayage : c'est l'objectif de la présente invention.
Ainsi, l'invention concerne un procédé de changement de rapport dans une boîte de vitesses manuelle pilotée comprenant un embrayage, un arbre primaire et un arbre secondaire, le procédé comprenant les phases successives d'annulation du couple transmis à l'arbre primaire, de dégagement d'un rapport courant, d'engagement d'un rapport cible et de reprise du couple transmis à l'arbre primaire, le couple transmis à l'arbre primaire suivant une valeur de consigne de couple, cette valeur étant nulle lors de la phase de dégagement du rapport courant, le procédé étant caractérisé en ce que la valeur de consigne de couple augmente avant que le rapport cible ne soit engagé.
Dans une réalisation, le délai entre l'instant où la consigne de couple devient non nulle et la fin de la phase d'engagement est fonction du temps de réponse, soit le temps nécessaire pour que le couple effectivement transmis à l'arbre primaire atteigne la valeur de consigne de couple.
Dans une réalisation, ledit délai est inférieur au temps de réponse, de sorte qu'aucun couple n'est transmis à l'arbre primaire tant que le rapport cible n'est pas engagé.
Dans une réalisation, la consigne de couple augmente avant la fin de la phase d'engagement du rapport cible selon une pente prédéterminée jusqu'à atteindre une valeur nominale. Dans une réalisation, la consigne de couple est remise à zéro si le couple transmis à l'arbre primaire est non nul tandis que le rapport cible n'est toujours pas engagé.
L'invention concerne également une boîte de vitesses manuelle pilotée mettant en œuvre un procédé tel que défini ci-dessus.
Enfin, l'invention concerne un véhicule automobile équipé d'une boîte de vitesses telle que définie ci-dessus.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit, faite en référence aux figures annexées, parmi lesquelles :
- la figure 1 , déjà décrite, représente les courbes de consigne de couple de l'embrayage, de couple effectivement transmis par l'embrayage et de régime moteur lors du passage d'un rapport sur une boîte de vitesses manuelle pilotée connue,
la figure 2 représente les mêmes courbes (respectivement référencées C'1 , C'2 et C'3) que celles de la figure 1 , mais dans le cadre d'une boîte de vitesses conforme à l'invention.
On décrit ci-après les différentes phases successives du changement de rapport dans une boîte de vitesses conforme à l'invention, en relation avec la figure 2.
Phase 1 - l'annulation du couple arbre primaire : lors de la décision de changer de rapport, on annule le couple moteur et on ouvre l'embrayage afin de permettre le décrabotage du rapport engagé.
Phase 2 - le dégagement (ou décrabotage) : une fois que l'embrayage est ouvert, on désolidarise les arbres primaire et secondaire de la boîte de vitesses afin de permettre la synchronisation.
Phase 3 - la synchronisation : phase pendant laquelle l'embrayage est ouvert et où il est nécessaire de synchroniser l'arbre primaire à la même vitesse (au rapport de démultiplication près) que l'arbre secondaire, afin d'accoupler ceux-ci sans heurts et sans usure des crabots.
Phase 4 - l'engagement (ou crabotage) : phase pendant laquelle l'embrayage est ouvert et où le rapport visé est en cours d'engagement. Lors de cette phase, l'anticipation à la reprise de couple est déclenchée sur des critères temporels ou événementiels paramétrables.
Phase 5 - le temps de réponse à la remise en couple : phase qui débute à la fin du crabotage et se termine dés que l'embrayage transmet à nouveau du couple à la roue via l'arbre primaire. Ce temps est fortement réduit grâce à l'anticipation de la demande de reprise de couple embrayage.
Phase 6 - la reprise de couple arbre primaire : phase pendant laquelle le couple embrayage augmente progressivement jusqu'à rejoindre la demande de couple du conducteur.
Le temps de creux lors d'un changement de rapport correspond à la durée cumulée des phases 2 à 5. Toutefois, conformément à l'invention, grâce à l'anticipation à la reprise de couple embrayage, on peut constater que la durée de la phase 5 est fortement réduite par rapport au procédé connu. Lors de cette phase, la consigne de couple embrayage commence à augmenter alors que le rapport cible n'est toujours pas détecté comme étant engagé. Une grande partie du temps de réponse est ainsi masquée car se déroulant pendant la phase d'engagement. La figure 2 montre par ailleurs que la reprise du couple effectivement à l'arbre primaire est avancée par rapport à la figure 1 , ce qui représente le gain temporel apporté par l'invention.
En variante, afin de ne pas risquer de perturber la phase de crabotage et d'entraîner des échecs au crabotage, il est possible de désactiver cette fonction d'anticipation de reprise de couple embrayage, en particulier si les conditions suivantes sont réunies : l'embrayage commence à transmettre du couple à l'arbre primaire et le rapport cible n'est toujours pas détecté comme étant engagé. Dans ce cas, la consigne de couple embrayage est instantanément remise à zéro afin que l'embrayage cesse de transmettre du couple à l'arbre primaire et que le crabotage puisse se faire correctement.
Grâce à la réduction du temps de réponse à la remise en couple, l'invention permet donc de réduire la durée totale d'un changement de rapport, de réduire fortement la durée pendant laquelle aucun couple n'est transmis aux roues. On améliore ainsi la qualité perçue des changements des rapports. L'invention permet en outre d'assurer une protection optimale des synchroniseurs mécaniques lors des phases de crabotage.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Procédé de changement de rapport dans une boîte de vitesses manuelle pilotée comprenant un embrayage, un arbre primaire et un arbre secondaire, le procédé comprenant les phases successives d'annulation du couple transmis à l'arbre primaire, de dégagement d'un rapport courant, d'engagement d'un rapport cible et de reprise du couple transmis à l'arbre primaire, le couple transmis à l'arbre primaire suivant une valeur de consigne de couple, cette valeur étant nulle lors de la phase de dégagement du rapport courant, le procédé étant caractérisé en ce que la valeur de consigne de couple augmente avant que le rapport cible ne soit engagé et en ce que la consigne de couple est remise à zéro si le couple transmis à l'arbre primaire est non nul tandis que le rapport cible n'est toujours pas engagé.
2. Procédé de changement de rapport selon la revendication 1 , dans lequel le délai entre l'instant où la consigne de couple devient non nulle et la fin de la phase d'engagement est fonction du temps de réponse, soit le temps nécessaire pour que le couple effectivement transmis à l'arbre primaire atteigne la valeur de consigne de couple.
3. Procédé selon la revendication 2, dans lequel ledit délai est inférieur au temps de réponse, de sorte qu'aucun couple n'est transmis à l'arbre primaire tant que le rapport cible n'est pas engagé.
4. Procédé de changement de rapport selon l'une des revendication 1 à
3, dans lequel la consigne de couple augmente avant la fin de la phase d'engagement du rapport cible selon une pente prédéterminée jusqu'à atteindre une valeur nominale.
5. Boîte de vitesses manuelle pilotée mettant en œuvre un procédé selon l'une des revendications précédentes.
6. Véhicule automobile équipé d'une boîte de vitesses selon la revendication 5.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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