WO2012160285A1 - Dispositif de commande hydraulique d'une boite de vitesses, procede et boîte de vitesses associes - Google Patents

Dispositif de commande hydraulique d'une boite de vitesses, procede et boîte de vitesses associes Download PDF

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WO2012160285A1
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control device
solenoid valve
pressure
accumulator
hydraulic
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PCT/FR2012/051021
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Stephane Maurel
Andres YARCE
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Peugeot Citroen Automobiles Sa
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    • F16H61/00Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H61/26Generation or transmission of movements for final actuating mechanisms
    • F16H61/28Generation or transmission of movements for final actuating mechanisms with at least one movement of the final actuating mechanism being caused by a non-mechanical force, e.g. power-assisted
    • F16H61/2807Generation or transmission of movements for final actuating mechanisms with at least one movement of the final actuating mechanism being caused by a non-mechanical force, e.g. power-assisted using electric control signals for shift actuators, e.g. electro-hydraulic control therefor
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16HGEARING
    • F16H61/00Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing
    • F16H61/02Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing characterised by the signals used
    • F16H61/0202Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing characterised by the signals used the signals being electric
    • F16H61/0204Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing characterised by the signals used the signals being electric for gearshift control, e.g. control functions for performing shifting or generation of shift signal
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    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F16HGEARING
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    • F16H61/28Generation or transmission of movements for final actuating mechanisms with at least one movement of the final actuating mechanism being caused by a non-mechanical force, e.g. power-assisted
    • F16H61/30Hydraulic or pneumatic motors or related fluid control means therefor

Definitions

  • the invention relates to a hydraulic control device of a gearbox, its method and the associated gearbox.
  • the invention finds a particularly advantageous application in the field of gearboxes for a motor vehicle.
  • Vehicles having a traction chain formed by a propulsion device, a clutch, and a gearbox which drives the wheels of the vehicle are known.
  • the clutch is connected on the one hand to the propulsion device and on the other hand to the gearbox, itself connected to the wheels.
  • a gearbox comprises a primary shaft connected to the clutch and a secondary shaft connected to the wheels of the vehicle, these two shafts being connected to each other by means of gears forming the gear ratios.
  • Each gear has a wheel rotatably connected to one of the shafts and a idler gear mounted on the other shaft.
  • Clutch sleeves also known as walkman, are used to selectively link the idle gears to the shaft on which they are mounted to ensure the passage of a gear ratio.
  • the player is connected in rotation to its shaft but is movable axially to allow attachment with the idler. It is called dog clutch when the player enters into cooperation with the idler gear so that a gear ratio is engaged, and decoupled when the player disengages the idler gear so that the report is disengaged. For this purpose, this player is provided with teeth coming to engage the teeth of a crazy gear after having crossed that of a synchronizing ring.
  • the synchronizing ring makes it possible to synchronize the rotational speeds of the primary and secondary shafts before starting a report.
  • the present invention is intended to provide an alternative hydraulic control device at lower cost but just as effective as existing devices.
  • the invention relates to a hydraulic control device of a gearbox comprising at least one player set in motion by a fork, the control device comprising at least one hydraulic actuator fit moving the fork, at least one solenoid valve capable of modifying the state of the hydraulic actuator, and a control system of the solenoid valve.
  • the control device is characterized in that the solenoid valve is of all or nothing type, and in that the device further comprises at least one flow limiter and accumulator associated with said solenoid valve.
  • control device comprises a position sensor of the fork adapted to transmit a position measurement of the range to the control system.
  • control device comprises a pressure sensor capable of transmitting a pressure measurement to the control system.
  • control device comprising a plurality of hydraulic actuators
  • control device comprises a multiplexing system of the actuators
  • the hydraulic actuator of the control device is a double-acting cylinder.
  • the double-acting cylinder having two chambers delimited by a piston
  • the control device further comprises two solenoid valves for filling or emptying each of the chambers.
  • the accumulator of the control device is a spring battery. [022] In one embodiment, the accumulator of the control device is a gas accumulator.
  • the control device comprises a high pressure accumulator, a low pressure accumulator, a first solenoid valve and a first flow limiter connected in series with the high pressure accumulator, an accumulator, a second flow limiter and a pressure sensor connected in series at the output of the first solenoid valve, a second solenoid valve connecting the second flow restrictor to the low pressure accumulator, a hydraulic actuator, of double-acting jack type, associated with two solenoid valves to maintain in a given position or to translate the fork and a position sensor of the fork able to measure the movement of the player set in motion by the fork.
  • control device comprises a flow limiter connected in series output of the first solenoid valve.
  • control device comprises a pressure sensor connected to the accumulator.
  • control device comprises a pressure sensor connected in series at the output of the first solenoid valve.
  • the invention relates to a control method of the control device, characterized in that the control method comprises the step of opening the first solenoid valve, the step of moving the player by means of solenoid valves associated with the hydraulic actuator, the step of measuring the pressure, the step of closing the first solenoid valve when the pressure is greater than a threshold, the step of opening the first solenoid valve when the pressure is lower at a threshold, the step of increasing the pressure coupled with a rise in effort of the player, the step of reducing the pressure, and the step of closing the first solenoid valve when the pressure is greater than a threshold bleeding step of the control device by opening the second solenoid valve.
  • the invention relates to a gearbox comprising a primary shaft intended to be connected to a clutch device, at least one secondary shaft intended to be related to the differential of the wheels of the vehicle, to the at least one gear ratio formed by a wheel associated with one of the shafts and a idler gear associated with the other shaft, a sliding guide movable in translation on the shaft associated with the idler gear for linking in rotation the idler gear with its shaft and a fork for moving the player characterized in that the fork is moved in translation by the control device according to one embodiment of the invention.
  • FIG. 1 a schematic representation of the hydraulic control device according to a first embodiment of the invention
  • Figure 2 a schematic representation of the hydraulic control device according to a second embodiment of the invention
  • Figure 3 a set of timing diagrams describing the steps of controlling the player implemented by the method according to the invention
  • Figure 4 a graphical representation of the pressure / volume law of a gas accumulator used with the hydraulic control device according to one embodiment of the invention
  • Figure 5 a graphical representation of the pressure / volume law of a spring accumulator with two stiffnesses and a stop used with the hydraulic control device according to one embodiment of the invention
  • Figure 6 a schematic representation of a multiplexing system of the actuators of a hydraulic control device according to one embodiment of the invention.
  • Figure 1 shows a hydraulic control device 10 belonging to a gearbox for moving a fork 23 associated with a player 24 of a gear ratio.
  • the gearbox comprises, in known manner, a primary shaft connected to a clutch and a secondary shaft connected to the wheels of the vehicle, these two shafts being interconnected by means of gears forming the gear ratios.
  • Each gear has a wheel rotatably connected to one of the shafts and a idler gear mounted on the other shaft.
  • Clutch sleeves also known as walkman 24, are used to selectively link the idle gears to the shaft on which they are mounted to ensure the passage of a gear ratio.
  • the player 24 is rotatably connected to its shaft but is axially movable to allow attachment with the idler gear. It is called dog clutch when the player 24 enters into cooperation with the idler gear so that a gear ratio is engaged, and declutching when the player 24 is released from the idler gear so that the report is disengaged.
  • this player 24 is provided with teeth coming to engage the teeth of a crazy gear after having passed through that of a synchronizing ring.
  • the synchronizing ring makes it possible to synchronize the rotational speeds of the primary and secondary shafts before committing a report.
  • the fork 23 is set in motion by a hydraulic actuator 21, for example a double-acting cylinder.
  • the actuator is included in a control device 10 comprising a hydraulic system 70, an assembly 80 of solenoid valves and a system 26 for calculating and controlling the actuator 21 is powered by a difference in hydraulic pressure between a high pressure accumulator 1 1 and a low pressure accumulator 15.
  • solenoid valve inlet the opening of the solenoid valve through which the fluid enters the interior of the solenoid valve and "solenoid valve outlet” l opening of the solenoid valve through which the fluid exits the solenoid valve.
  • An input of a first solenoid valve 13 and a flow limiter 12 are connected in series at the output of the high pressure accumulator 1 1, that is to say that the input of the solenoid valve 13 is connected.
  • a pressure limiter 12 being connected between the inlet of the solenoid valve 13 and the high pressure accumulator January 1.
  • the first solenoid valve 13, driven by the binary control T1 is of the all-or-nothing type and can take the form of a piloted flap. It is preferable to use a solenoid valve 13 sealed to limit losses.
  • a pressure limiter 14 is connected with the output of the first solenoid valve 13 and the low pressure accumulator 15.
  • the pressure limiter 14 limits the maximum effort of synchronization achievable by the hydraulic actuator 21. In addition, it ensures in case of malfunction that the pressure P2 in the control device 10 does not exceed a critical value.
  • the output of the solenoid valve 13 is also connected to an accumulator 16 and to the input of a second solenoid valve 17, driven by the binary control T2. The output of this second solenoid valve is connected to the low pressure accumulator 15.
  • the second solenoid valve 17 is also of the all-or-nothing type and may, for example, take the form of a pilot valve.
  • a flow limiter 18 is connected between the inlet of the second solenoid valve 17 and the assembly 80 of the solenoid valves 19 and 20 for controlling the displacement of the hydraulic actuator 21. Furthermore, a flow sensor 25 is installed between the flow restrictor 18 and the assembly 80 of the solenoid valves 19, 20.
  • the hydraulic actuator 21 is preferably a double-acting cylinder with two chambers separated by a piston. These two solenoid valves 19, 20 make it possible to fill or empty each of the chambers. The filling or emptying of the chambers of the jack will have the effect of moving the piston which drives the fork 23.
  • the solenoid valves 17, 19 and 20 may be solenoid valves with less sealing than the solenoid valve 13. In fact, the leaks solenoid valves 17, 19 and 20 have an impact on the sealing of the control device 10 only during the report switching phases when the solenoid valve 13 is open.
  • a position sensor 22 makes it possible to control the position P1 of the range 23.
  • the control device 10 further comprises the system 26 for calculating and controlling, on the one hand, the actuation of the solenoid valves 13, 17, 19 and 20 and secondly the control of the pressure P2 (measured by the pressure sensor 15) and the displacement P1 of the range (measured by the position sensor 22).
  • the solenoid valves 13, 17, 19 and 20 are in an open state when applying a logic level "one" and in a closed state when applying a logic state "zero".
  • Figure 2 shows a second embodiment of the invention for which the second solenoid valve 17 is disposed on the one hand between the accumulator 16 and the limiter 18 and on the other hand between the solenoid valves 19, 20 and 15. Apart from this difference in positioning of the second solenoid valve 17, the rest of the configuration of the control system of FIG. 2 is identical to that of FIG. 1.
  • the pressure sensor 25 is placed is connected to the accumulator 16.
  • the pressure sensor 25 is removed by installing in the control law a pressure estimator using the position information P1 of the range 23 returned by the position sensor 22, and an estimate the flow of the fluid having passed through the first solenoid valve 13.
  • the flow restrictor 18 is suppressed the higher rates of interconnection proving acceptable.
  • the dog clutch speeds remain controlled by the hydraulic circuit restrictions between the accumulator 16 and the hydraulic actuator 21.
  • a step 52 of releasing the pressure on the player 24 is a step 52 of releasing the pressure on the player 24.
  • FIG. 3 shows a set of chronograms describing, as a function of time, during a gearshift corresponding to steps 47-52, the following quantities:
  • a first step 47 the player 24 moves axially towards the idler gear.
  • the solenoid valve 13 is opened by applying a logic level "a" to the control voltage T1.
  • the solenoid valve 17 is closed since the voltage T2 is at the logic level "zero".
  • the fluid flow of the hydraulic control device 10 is limited by the flow limiter 12.
  • This flow limiter 2 is sized to prevent the speed V1 of the player 24 is too important.
  • the solenoid valves 19, 20 associated with the actuator 21 thus enable the sliding device 24 to be moved towards the idler gear.
  • the solenoid valves 19, 20 associated with the actuator 21 thus enable the sliding device 24 to be moved towards the idler gear.
  • the solenoid valves 19, 20 associated with the actuator 21 thus enable the sliding device 24 to be moved towards the idler gear.
  • the solenoid valves 19 and 20 block the movement of the player 24.
  • the effort E1 of the player 24 then drops abruptly.
  • the speed V1 of the player 24 is limited by the flow limiter 18 as long as there is still hydraulic pressure in the accumulator 16. If the reserve of the accumulator 16 becomes zero, the speed V1 is limited by the flow limiter 12.
  • the solenoid valve 13 is again open as a function of a pressure drop threshold P2 or a speed of the range 23. The speed of the range 23 is estimated with the aid of the sensor. position 22.
  • the player 24 comes into contact with the teeth of the idler gear from time t4. This causes an increase in force E1 depending on the stiffness of the accumulator 16 from the possible residual force associated with the level of pressure still present in the accumulator 16.
  • step 51 the player 24 is clutched with the idler gear. More specifically, at time t5, the player 24 continues its progression at a speed V1 limited by the limiters 12 or 18 depending on the residual pressure level in the accumulator 16.
  • the control device 10 authorizes the closing of the solenoid valve 13, which has the effect of drop the pressure P2 and the effort E1.
  • the solenoid valve 17 is opened to finish lowering the pressure P2.
  • the solenoid valve 17 is closed and the gear is engaged. The player 24 is then maintained by the firing, while the anti-released angles keep the idler in position.
  • FIGS. 4 and 5 show two graphs of the pressure P2 as a function of the volume V2 respectively for a gas accumulator 63 and for a spring battery 64.
  • the spring accumulator 64 has two different stiffness values and has a stop. As shown in FIG. 5, the first stiffness value, corresponding to the slope of the segment 66, is sufficiently small to allow the system 26 to close the first solenoid valve 13 when a pressure level P2 is reached. The second stiffness value, corresponding to the slope of the segment 67, is sufficiently high to reduce the pressure rise time. In one example, the first stiffness value is 70 N / mm and the second stiffness value is 1000 N / mm.
  • the end stop corresponding to the graph portion 68, protects the spring 16 battery.
  • Plastic materials such as polyurethane can be used to make this stop.
  • FIG. 6 shows a control device 10 making it possible to control several actuators 21 by means of a multiplexing system 71.
  • the multiplexing system 71 is connected to a hydraulic system 70 comprising the hydraulic elements 1 1 -18, referenced in FIGS. 1 and 2.
  • the multiplexing system 71 is composed of several sets 80 of solenoid valves 19 and 20.
  • the multiplexed device of FIG. 6 is effective in the case where several forks 23 are driven sequentially, that is to say one after the other.
  • the actuators 21 are double-acting cylinders, the hydraulic system 70 remains unique and the multiplexing system 71 makes it possible to choose the chamber of each cylinder to be driven.

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Abstract

L'invention concerne un dispositif de commande (10) hydraulique d'une boîte de vitesses comprenant au moins un baladeur (24) mis en mouvement par une fourchette (23), le dispositif de commande comprenant au moins un actionneur (21 ) hydraulique apte à déplacer la fourchette (23), au moins une électrovanne (13, 17) apte à modifier l'état de l'actionneur (21 ) hydraulique, et un système de commande (26) de l'électrovanne (13, 17). Le dispositif de commande (10) est caractérisé en ce que l'électrovanne (13, 17) est du type tout ou rien, et en ce que le dispositif comporte en outre au moins un limiteur (12, 18) de débit et un accumulateur (16) couplés avec ladite électrovanne.

Description

DISPOSITIF DE COMMANDE HYDRAULIQUE D'UNE BOITE DE VITESSES, PROCEDE ET BOÎTE DE VITESSES ASSOCIES
[01] DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION
[02] L'invention concerne un dispositif de commande hydraulique d'une boîte de vitesses, son procédé et la boîte de vitesses associés. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse dans le domaine des boîtes de vitesses pour véhicule automobile.
[03] ETAT DE LA TECHNIQUE
[04] On connaît des véhicules comportant une chaîne de traction formée par un dispositif de propulsion, un embrayage, et une boîte de vitesses qui entraîne les roues du véhicule. L'embrayage est relié d'une part au dispositif de propulsion et d'autre part à la boîte de vitesses, elle-même reliée aux roues.
[05] Une boîte de vitesses comporte un arbre primaire relié à l'embrayage et un arbre secondaire relié aux roues du véhicule, ces deux arbres étant reliés entre eux par l'intermédiaire d'engrenages formant les rapports de vitesse.
[06] Chaque engrenage comporte une roue liée en rotation à un des arbres et un pignon fou monté sur l'autre arbre. Des manchons de crabotage, dit aussi baladeur, sont utilisés pour lier sélectivement les pignons fous à l'arbre sur lequel ils sont montés afin d'assurer le passage d'un rapport de vitesse.
[07] A cet effet, le baladeur est lié en rotation à son arbre mais est mobile axialement pour permettre l'accrochage avec le pignon fou. On parle de crabotage lorsque le baladeur entre en coopération avec le pignon fou de sorte qu'un rapport de vitesse est engagé, et de décrabotage lorsque le baladeur se dégage du pignon fou de sorte que le rapport est désengagé. A cet effet, ce baladeur est muni de dents venant craboter la denture d'un pignon fou après avoir traversé celle d'une bague de synchronisation. [08] La bague de synchronisation permet d'assurer la synchronisation des régimes de rotation des arbres primaire et secondaire avant d'engager un rapport.
[09] De manière classique, ces baladeurs se déplacent sous la commande d'une fourchette le long d'un moyeu solidaire d'un arbre de la boîte de vitesses.
[010] Les solutions actuelles pour contrôler un actionneur déplaçant une ou plusieurs fourchettes lors d'un changement de rapport de vitesse sont basées sur l'utilisation d'électrovannes proportionnelles. Dans le cas d'un actionneur constitué par un vérin à double effet, les électrovannes permettent de contrôler soit le débit soit la pression du fluide hydraulique dans les chambres du vérin à double effet.
[011] Toutefois, le prix de ces électrovannes est préjudiciable pour le coût global d'un dispositif de commande. [012] OBJET DE L'INVENTION
[013] La présente invention a notamment pour but de proposer un dispositif de commande hydraulique alternatif à moindre coût mais tout aussi performant que les dispositifs existants.
[014] A cet effet, selon un premier aspect, l'invention concerne un dispositif de commande hydraulique d'une boîte de vitesses comprenant au moins un baladeur mis en mouvement par une fourchette, le dispositif de commande comprenant au moins un actionneur hydraulique apte à déplacer la fourchette, au moins une électrovanne apte à modifier l'état de l'actionneur hydraulique, et un système de commande de l'électrovanne. Le dispositif de commande est caractérisé en ce que l'électrovanne est du type tout ou rien, et en ce que le dispositif comporte en outre au moins un limiteur de débit et un accumulateur associés à ladite électrovanne.
[015] On note que dans le cas d'un véhicule hybride hydraulique, le véhicule dispose d'une réserve de pression importante servant à la propulsion du véhicule. Les pressions utilisées dans le circuit de puissance sont élevées et comprises entre 350 et 500 bars. Les électrovannes proportionnelles fonctionnant à ces pressions étant très onéreuses, le dispositif de commande selon l'invention les remplace efficacement.
[016] Selon une réalisation, le dispositif de commande comporte un capteur de position de la fourchette apte à transmettre une mesure de position de la fourchette au système de commande.
[017] Selon une réalisation, le dispositif de commande comporte un capteur de pression apte à transmettre une mesure de pression au système de commande.
[018] Selon une réalisation, le dispositif de commande comportant plusieurs actionneurs hydrauliques, le dispositif de commande comporte un système de multiplexage des actionneurs.
[019] Selon une réalisation, l'actionneur hydraulique du dispositif de commande est un vérin à double effet.
[020] Selon une réalisation, le vérin à double effet comportant deux chambres délimitées par un piston, le dispositif de commande comporte en outre deux électrovannes permettant de remplir ou de vider chacune des chambres.
[021] Selon une réalisation, l'accumulateur du dispositif de commande est un accumulateur à ressort. [022] Selon une réalisation, l'accumulateur du dispositif de commande est un accumulateur à gaz.
[023] Selon une réalisation, le dispositif de commande comporte un accumulateur haute pression, un accumulateur basse pression, une première électrovanne et un premier limiteur de débit connectés en série à l'accumulateur haute pression, un accumulateur, un deuxième limiteur de débit et un capteur de pression connectés en série en sortie de la première électrovanne, une deuxième électrovanne reliant le deuxième limiteur de débit à l'accumulateur basse pression, un actionneur hydraulique, de type à vérin double effet, associé à deux électrovannes permettant de maintenir dans une position donnée ou de déplacer en translation la fourchette et un capteur de position de la fourchette apte à mesurer le déplacement du baladeur mis en mouvement par la fourchette.
[024] Selon une réalisation, le dispositif de commande comporte un limiteur de débit connecté en série en sortie de la première électrovanne. [025] Selon une réalisation, le dispositif de commande comporte un capteur de pression connecté à l'accumulateur.
[026] Selon une réalisation, le dispositif de commande comporte un capteur de pression connecté en série en sortie de la première électrovanne.
[027] Selon un deuxième aspect, l'invention vise un procédé de commande du dispositif de commande, caractérisé en ce que le procédé de commande comporte l'étape d'ouvrir la première électrovanne, l'étape de déplacer le baladeur au moyen des électrovannes associées à l'actionneur hydraulique, l'étape de mesure de la pression, l'étape de fermeture de la première électrovanne lorsque la pression est supérieure à un seuil, l'étape d'ouverture de la première électrovanne lorsque la pression est inférieure à un seuil, l'étape d'augmentation de la pression couplée avec une montée en effort du baladeur, l'étape de diminution de la pression, et l'étape de fermeture de la première électrovanne lorsque la pression est supérieure à un seuil l'étape de purge du dispositif de commande en ouvrant la deuxième électrovanne.
[028] Selon un troisième aspect, l'invention vise une boîte de vitesses comportant un arbre primaire destiné à être relié à un dispositif d'embrayage, au moins un arbre secondaire destiné à être en relation avec le différentiel des roues du véhicule, au moins un rapport de vitesse formé par une roue associée à un des arbres et un pignon fou associé à l'autre arbre, un baladeur, déplaçable en translation sur l'arbre associé au pignon fou permettant de lier en rotation le pignon fou avec son arbre et une fourchette permettant de déplacer le baladeur caractérisé en ce que la fourchette est déplacée en translation par le dispositif de commande selon un mode de réalisation de l'invention.
BREVE DESCRIPTION DES FIGURES [030] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Ces figures ne sont données qu'à titre illustratif mais nullement limitatif de l'invention. Elles montrent : [031] Figure 1 : une représentation schématique du dispositif de commande hydraulique selon un premier mode de réalisation de l'invention ;
[032] Figure 2 : une représentation schématique du dispositif de commande hydraulique selon un deuxième mode de réalisation de l'invention ; [033] Figure 3 : un ensemble de chronogrammes décrivant les étapes de contrôle du baladeur mises en œuvre par le procédé selon l'invention ;
[034] Figure 4 : une représentation graphique de la loi pression/volume d'un accumulateur à gaz utilisé avec le dispositif de commande hydraulique selon un mode de réalisation de l'invention ; [035] Figure 5 : une représentation graphique de la loi pression/volume d'un accumulateur à ressort avec deux raideurs et une butée utilisé avec le dispositif de commande hydraulique selon un mode de réalisation de l'invention ;
[036] Figure 6 : une représentation schématique d'un système de multiplexage des actionneurs d'un dispositif de commande hydraulique selon un mode de réalisation de l'invention.
[037] Les éléments identiques, similaires ou analogues, conservent les mêmes références d'une Figure à l'autre.
[038] DESCRIPTION D'EXEMPLES DE REALISATION DE L'INVENTION
[039] La Figure 1 montre un dispositif de commande 10 hydraulique appartenant à une boîte de vitesses permettant de déplacer une fourchette 23 associée à un baladeur 24 d'un rapport de vitesse. [040] La boîte de vitesses comporte, de manière connue, un arbre primaire relié à un embrayage et un arbre secondaire relié aux roues du véhicule, ces deux arbres étant reliés entre eux par l'intermédiaire d'engrenages formant les rapports de vitesse. [041] Chaque engrenage comporte une roue liée en rotation à un des arbres et un pignon fou monté sur l'autre arbre. Des manchons de crabotage, dit aussi baladeur 24, sont utilisés pour lier sélectivement les pignons fous à l'arbre sur lequel ils sont montés afin d'assurer le passage d'un rapport de vitesse. [042] A cet effet, le baladeur 24 est lié en rotation à son arbre mais est mobile axialement pour permettre l'accrochage avec le pignon fou. On parle de crabotage lorsque le baladeur 24 entre en coopération avec le pignon fou de sorte qu'un rapport de vitesse est engagé, et de décrabotage lorsque le baladeur 24 se dégage du pignon fou de sorte que le rapport est désengagé. A cet effet, ce baladeur 24 est muni de dents venant craboter la denture d'un pignon fou après avoir traversé celle d'une bague de synchronisation. La bague de synchronisation permet d'assurer la synchronisation des régimes de rotation des arbres primaire et secondaire avant d'engager un rapport.
[043] Ces baladeurs 24 se déplacent sous la commande de la fourchette 23 le long d'un moyeu solidaire d'un arbre de la boîte de vitesses.
[044] La fourchette 23 est mise en mouvement par un actionneur 21 hydraulique, par exemple un vérin à double effet. L'actionneur est compris dans un dispositif de commande 10 comportant un système hydraulique 70, un ensemble 80 d'électrovannes et un système 26 de calcul et de contrôle L'actionneur 21 est alimenté par une différence de pression hydraulique entre un accumulateur haute pression 1 1 et un accumulateur basse pression 15.
[045] Dans la suite de la description, on entend par « entrée de l'électrovanne » l'ouverture de l'électrovanne par laquelle le fluide pénètre à l'intérieur de l'électrovanne et par « sortie de l'électrovanne » l'ouverture de l'électrovanne par laquelle le fluide sort de l'électrovanne. [046] Une entrée d'une première électrovanne 13 et un limiteur de débit 12 sont connectés en série en sortie de l'accumulateur haute pression 1 1 , c'est-à-dire que l'entrée de l'électrovanne 13 est connectée à l'accumulateur haute pression 1 1 , un limiteur de pression 12 étant branché entre l'entrée de l'électrovanne 13 et l'accumulateur haute pression 1 1 . La première électrovanne 13, pilotée par la commande binaire T1 , est du type tout ou rien et peut prendre la forme d'un clapet piloté. Il est préférable d'utiliser une électrovanne 13 étanche pour limiter les pertes.
[047] Un limiteur de pression 14 est relié avec la sortie de la première électrovanne 13 et l'accumulateur basse pression 15. Le limiteur de pression 14 permet de limiter l'effort maxi de synchronisation réalisable par la l'actionneur hydraulique 21 . De plus, il garantit en cas de dysfonctionnement que la pression P2 dans le dispositif de commande 10 ne dépasse pas une valeur critique. [048] La sortie de l'électrovanne 13 est également reliée à un accumulateur 16 et à l'entrée d'une deuxième électrovanne 17, pilotée par la commande binaire T2. La sortie de cette deuxième électrovanne est connectée à l'accumulateur basse pression 15. De plus, la deuxième électrovanne 17 est également du type tout ou rien et peut, par exemple, prendre la forme d'un clapet piloté.
[049] Un limiteur de débit 18 est connecté entre l'entrée de la deuxième électrovanne 17 et l'ensemble 80 des électrovannes 19 et 20 permettant de commander le déplacement de l'actionneur hydraulique 21 . Par ailleurs, un capteur de débit 25 est installé entre le limiteur de débit 18 et l'ensemble 80 des électrovannes 19, 20.
[050] L'actionneur 21 hydraulique est de préférence un vérin à double effet comportant deux chambres séparé par un piston. Ces deux électrovannes 19, 20 permettent de remplir ou de vider chacune des chambres. Le remplissage ou le vidage des chambres du vérin aura pour effet de déplacer le piston qui entraîne la fourchette 23. Les électrovannes 17, 19 et 20 peuvent être des électrovannes à tiroirs avec une étanchéité moindre que l'électrovanne 13. En effet, les fuites des électrovannes 17, 19 et 20 ont un impact sur l'étanchéité du dispositif de commande 10 uniquement pendant les phases de commutation de rapport lorsque l'électrovanne 13 est ouverte.
[051] Par ailleurs, un capteur de position 22 permet de contrôler la position P1 de la fourchette 23. [052] Le dispositif de commande 10 comporte en outre le système 26 de calcul et de contrôle permettant d'une part l'actionnement des électrovannes 13, 17, 19 et 20 et d'autre part le contrôle de la pression P2 (mesuré par le capteur de pression 15) et du déplacement P1 de la fourchette (mesuré par le capteur de position 22). [053] On note que les électrovannes 13, 17, 19 et 20 sont dans un état ouvert lorsqu'on applique un niveau logique « un » et dans un état fermé lorsqu'on applique un état logique « zéro ».
[054] La Figure 2 montre un deuxième mode de réalisation de l'invention pour lequel la deuxième électrovanne 17 est disposée d'une part entre l'accumulateur 16 et le limiteur 18 et d'autre part entre les électrovannes 19, 20 et l'accumulateur basse pression 15. Mis à part cette différence de positionnement de la deuxième électrovanne 17, le reste de la configuration du système de commande de la Figure 2 est identique à celui de la Figure 1 .
[055] Dans un autre mode de réalisation, le capteur de pression 25 est placé est connecté à l'accumulateur 16.
[056] Dans un autre mode de réalisation, le capteur de pression 25 est supprimé en installant dans la loi de commande un estimateur de pression utilisant l'information de position P1 de la fourchette 23 retournée par le capteur de position 22, et une estimation du débit du fluide ayant transité par la première électrovanne 13.
[057] Dans un autre mode de réalisation, le limiteur de débit 18 est supprimé les vitesses de crabotages plus importantes s'avérant acceptables. Les vitesses de crabotages restent maîtrisées par les restrictions de circuit hydraulique entre l'accumulateur 16 et l'actionneur hydraulique 21 . [058] Ce dispositif de commande 10 d'une boîte de vitesses permet de contrôler le baladeur 24 selon les étapes suivantes :
- une étape 47 de déplacement axial du baladeur 24 vers un pignon fou,
- une étape 48 de limitation de la vitesse du pignon fou,
- une étape 49 de passage du baladeur 24 à travers la bague de synchronisation,
- une étape 50 dans laquelle le baladeur 24 entre en coopération avec le pignon fou,
- une étape 51 de crabotage du baladeur 24 avec le pignon fou et
- une étape 52 de relâchement de la pression sur le baladeur 24.
[059] La Figure 3 montre un ensemble de chronogrammes décrivant, en fonction du temps, lors d'un changement de rapport de vitesse correspondant aux étapes 47-52, les grandeurs suivantes :
- la position P1 du baladeur 24,
- la vitesse V1 du baladeur 24,
- l'effort E1 du baladeur 24,
- la commande T1 de l'électrovanne 13,
- la commande T2 de l'électrovanne 17 et
- la pression P2 hydraulique.
[060] Dans une première étape 47, le baladeur 24 se déplace axialement vers le pignon fou. A cet effet, à l'instant tO, on ouvre l'électrovanne 13 en appliquant un niveau logique « un » à la tension T1 de commande. L'électrovanne 17 est fermée puisque la tension T2 est au niveau logique « zéro ». Le débit du fluide du dispositif de commande 10 hydraulique est limité par le limiteur de débit 12. Ce limiteur de débit 2 est dimensionné pour éviter que la vitesse V1 du baladeur 24 ne soit trop importante. Les électrovannes 19, 20 associées à l'actionneur 21 permettent ainsi le déplacement du baladeur 24 vers le pignon fou. [061] Dans une deuxième étape 48 on limite la vitesse du pignon fou. Dans cette étape 48, les électrovannes 19 et 20 bloquent le déplacement du baladeur 24. [062] Entre les instants t1 et t2, le déplacement du baladeur 24 est arrêté par la bague de synchronisation qui interdit la progression du baladeur 24 tant que la vitesse V1 du baladeur 24 et la vitesse du pignon fou ne sont pas égalisées. La pression P2 augmente alors dans le circuit selon une pente qui dépend de la raideur de l'accumulateur 16. Lorsque l'effort E1 du baladeur 24 désiré est atteint, l'électrovanne 13 est fermée. Entre les instants t2 et t3, l'effort E1 du baladeur 24 est maintenu par l'accumulateur 16. Si nécessaire, l'électrovanne 13 peut être temporairement ouverte pour augmenter la pression P2 hydraulique. [063] Dans la troisième étape 49, lorsque les vitesses sont égalisés après l'instant t3, le dispositif de commande 10 autorise le baladeur 24 à passer au travers de la bague de synchronisation. L'effort E1 du baladeur 24 chute alors brutalement. La vitesse V1 du baladeur 24 est limitée par le limiteur de débit 18 tant qu'il reste de la pression hydraulique dans l'accumulateur 16. Si la réserve de l'accumulateur 16 devient nulle, la vitesse V1 est limitée par le limiteur de débit 12. Dans cette troisième étape 49, l'électrovanne 13 est à nouveau ouverte en fonction d'un seuil de chute de pression P2 ou de vitesse de la fourchette 23. La vitesse de la fourchette 23 est estimée à l'aide du capteur de position 22. [064] Dans une quatrième étape 50, le baladeur 24 entre en contact avec les dents du pignon fou à partir de l'instant t4. Cela entraine une montée en effort E1 dépendant de la raideur de l'accumulateur 16 à partir de l'éventuel effort résiduel associé au niveau de pression toujours présent dans l'accumulateur 16. Cet effort E1 permet le dévirage du pignon fou. [065] Dans la cinquième étape 51 le baladeur 24 est craboté avec le pignon fou. Plus précisément, à l'instant t5, le baladeur 24 continue sa progression à une vitesse V1 limitée par les limiteurs 12 ou 18 suivant le niveau de pression résiduelle dans l'accumulateur 16.
[066] Dans la dernière étape 52, on relâche la pression exercée sur le baladeur 24. A cette fin, après l'instant t6, le dispositif de commande 10 autorise la fermeture de l'électrovanne 13, ce qui a pour effet, de faire chuter la pression P2 et l'effort E1 . Après l'instant t7, l'électrovanne 17 est ouverte pour finir de faire chuter la pression P2. A l'instant t8, l'électrovanne 17 est fermée et le rapport de vitesse est enclenché. Le baladeur 24 est alors maintenu par les billages, tandis que les angles anti-relâchés maintiennent le pignon fou en position.
[067] On note ainsi que le fonctionnement du dispositif de commande 10 dépend notamment de la raideur de l'accumulateur 16. Les Figures 4 et 5 montrent deux graphiques de la pression P2 en fonction du volume V2 respectivement pour un accumulateur à gaz 63 et pour un accumulateur à ressorts 64.
[068] On note que pour un accumulateur à gaz 63 (cf Figure 4), le rapport de la pression P2 par rapport au volume V2 augmente de façon exponentielle. Ce type d'accumulateur permet de réduire la durée de montée en pression lorsque le dispositif de commande 10 nécessite des efforts de synchronisation importants.
[069] L'accumulateur à ressorts 64 présente deux valeurs de raideurs différentes et comporte une butée. Comme montrée sur le Figure 5, la première valeur de raideur, correspondant à la pente du segment 66, est suffisamment faible pour permettre au système 26 de fermer la première électrovanne 13 lorsqu'un niveau de pression P2 est atteint. La deuxième valeur de raideur, correspondant à la pente du segment 67, est suffisamment élevée pour réduire la durée de montée en pression. Dans un exemple, la première valeur de raideur est de 70 N/mm et la deuxième valeur de raideur est de 1000 N/mm.
[070] La butée de fin de course, correspondant à la portion de graphique 68, permet de protéger l'accumulateur 16 à ressort. Des matériaux plastiques tels que le polyuréthane peuvent être utilisés pour réaliser cette butée.
[071] De préférence, l'accumulateur à gaz 63 ou à ressorts 64 utilise une valeur 65 de pré-charge permettant de démarrer la synchronisation des vitesses plus rapidement. Dans un exemple, la valeur de précharge est de 200 N. [072] La Figure 6 montre un dispositif de commande 10 permettant de contrôler plusieurs actionneurs 21 à l'aide d'un système 71 de multiplexage. A cet effet, le système 71 de multiplexage est connecté à un système hydraulique 70 comportant les éléments hydrauliques 1 1 -18, 25 référencés sur les Figures 1 et 2. Le système 71 de multiplexage est composé de plusieurs ensembles 80 d'électrovannes 19 et 20. [073] Le dispositif multiplexé de la Figure 6 est efficace dans le cas où plusieurs fourchettes 23 sont pilotées séquentiellement, c'est-à-dire les unes après les autres. Lorsque les actionneurs 21 sont des vérins à double effet, le système hydraulique 70 reste unique et le système 71 de multiplexage permet de choisir la chambre de chaque vérin à piloter.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Dispositif de commande (10) hydraulique d'une boîte de vitesses comprenant au moins un baladeur (24) mis en mouvement par une fourchette (23), le dispositif de commande comprenant :
- au moins un actionneur (21 ) hydraulique apte à déplacer la fourchette (23),
- au moins une électrovanne (13, 17) apte à modifier l'état de l'actionneur (21 ) hydraulique, et
- un système de commande (26) de l'électrovanne (13, 17),
caractérisé en ce que l'électrovanne (13, 17) est du type tout ou rien, et en ce que le dispositif comporte en outre au moins un limiteur (12, 18) de débit et un accumulateur (16) associés à ladite électrovanne.
2. Dispositif de commande (10) hydraulique selon la revendication 1 , caractérisé en ce que le dispositif de commande (10) comporte un capteur de position (22) de la fourchette (23) apte à transmettre une mesure de position de la fourchette (23) au système de commande (26).
3. Dispositif de commande (10) hydraulique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le dispositif de commande (10) comporte un capteur de pression (25) apte à transmettre une mesure de pression au système de commande (26).
4. Dispositif de commande (10) hydraulique selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que, le dispositif de commande (10) comportant plusieurs actionneurs (21 ) hydrauliques, le dispositif de commande comporte un système de multiplexage des actionneurs (21 ).
5. Dispositif de commande (10) hydraulique selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'actionneur (21 ) hydraulique du dispositif de commande (10) est un vérin à double effet.
6. Dispositif de commande (10) hydraulique selon la revendication 5, caractérisé en ce que le vérin à double effet comportant deux chambres délimitées par un piston, le dispositif de commande (10) comporte en outre deux électrovannes (19, 20) permettant de remplir ou de vider chacune des chambres.
7. Dispositif de commande (10) hydraulique selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'accumulateur (16) du dispositif de commande (10) est un accumulateur à ressort.
8. Dispositif de commande (10) hydraulique selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que l'accumulateur (16) du dispositif de commande (10) est un accumulateur à gaz.
9. Dispositif de commande (10) hydraulique selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce que le dispositif de commande (10) comporte :
- un accumulateur haute pression (1 1 ),
- un accumulateur basse pression (15),
- une première électrovanne (13) et un limiteur de débit (12) connectés en série à l'accumulateur haute pression (1 1 ),
- un accumulateur (16) et un capteur de pression (25) connectés en série en sortie de la première électrovanne (13),
- une deuxième électrovanne (17) reliant le deuxième limiteur de débit (18) à l'accumulateur basse pression (15),
- un actionneur (21 ) hydraulique, de type à vérin double effet, associé à deux électrovannes (19, 20) permettant de maintenir dans une position donnée ou de déplacer en translation la fourchette (23) et
- un capteur (22) de position de la fourchette (23) apte à mesurer le déplacement du baladeur (24) mis en mouvement par la fourchette (23).
10. Dispositif de commande (10) hydraulique selon la revendication 9, caractérisé en ce que le dispositif de commande (10) comporte un limiteur de débit (18) connecté en série en sortie de la première électrovanne (13).
1 1 . Dispositif de commande (10) hydraulique selon la revendication 9 ou 10, caractérisé en ce que le dispositif de commande (10) comporte un capteur de pression (25) connecté à l'accumulateur (16).
12. Dispositif de commande (10) hydraulique selon l'une des revendications 9 à 1 1 , caractérisé en ce que le dispositif de commande (10) comporte un capteur de pression (25) connecté en série en sortie de la première électrovanne (13).
13. Procédé de commande du dispositif (10) de commande selon l'une des revendications 9 à 12, caractérisé en ce que le procédé de commande comporte :
- l'étape (47) d'ouvrir la première électrovanne (10),
- l'étape de déplacer le baladeur (24) au moyen des électrovannes (19, 20) associées à l'actionneur (21 ) hydraulique,
- l'étape (48) de mesure de la pression (P2),
- l'étape de fermeture de la première électrovanne (13) lorsque la pression (P2) est supérieure à un seuil,
- l'étape (49) d'ouverture de la première électrovanne (13) lorsque la pression (P2) est inférieure à un seuil,
- l'étape (50) d'augmentation de la pression (P2) couplée avec une montée en effort du baladeur (24),
- l'étape (51 ) de diminution de la pression (P2),
- l'étape (52) de fermeture de la première électrovanne (13) lorsque la pression (P2) est supérieure à un seuil, et
- l'étape de purge du dispositif de commande (10) en ouvrant la deuxième électrovanne (17).
14. Boîte de vitesses comportant :
- un arbre primaire destiné à être relié à un dispositif d'embrayage,
- au moins un arbre secondaire destiné à être en relation avec le différentiel des roues du véhicule,
- au moins un rapport de vitesse formé par une roue associée à un des arbres et un pignon fou associé à l'autre arbre,
- un baladeur (24), déplaçable en translation sur l'arbre associé au pignon fou permettant de lier en rotation le pignon fou avec son arbre et
- une fourchette (23) permettant de déplacer le baladeur (24) caractérisé en ce que la fourchette (23) est déplacée en translation par un dispositif de commande (10) selon d'une des revendications 1 à 12.
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