FR2791012A1 - Systeme de commande d'accouplement - Google Patents

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Abstract

L'invention concerne un système de commande d'accouplement pour manoeuvrer automatiquement un accouplement (14) qui connecte un moteur (10) et une boîte (12) de vitesses à plusieurs rapports de démultiplication et dispositif d'enclenchement d'un rapport. Le véhicule comporte en outre une pédale d'accélérateur (18). Au démarrage à partir de l'état arrêté, une mise en prise de l'accouplement (14) débute par un enclenchement d'un rapport de démarrage. Puis, lorsque le papillon des gaz est manoeuvré (18) au-delà d'une valeur de seuil, l'accouplement est mis en prise jusqu'à la position où un certain jeu est établi dans le train d'entraînement. Une poursuite de la mise en prise de l'accouplement dépend ensuite de la différence entre la vitesse effective de rotation du moteur et une vitesse de rotation de référence dérivée de la précédente. Leur différence indique une ampleur de la mise en prise de l'accouplement (14) qui transmet un couple sensiblement égal au couple développé par le moteur (10).

Description

La présente invention concerne un système de commande d'accouplement
destiné à manoeuvrer automatiquement un accouplement de véhicule à moteur, appelé simplement véhicule dans ce qui suit, dans lequel un moteur est connecté par cet accouplement à une boîte de vitesses qui inclut plusieurs rapports fixes de démultiplication et un dispositif d'enclenchement d'un rapport, au moyen desquels la position neutre ou l'un des rapports fixes de démultiplication peut être enclenché; le véhicule comprend une pédale d'accélérateur pour réguler la vitesse de rotation et le système de commande d'accouplement met en prise ou dégage automatiquement l'accouplement afin de
permettre de modifier le rapport de démultiplication.
L'invention concerne en particulier, dans un tel système, la manoeuvre automatique de l'accouplement
pendant le démarrage à partir de la position arrêtée.
Dans le brevet européen N 0 038 113 est décrit un système de commande d'accouplement du type défini ci-dessus, dans lequel un signal de référence de vitesse de rotation est engendré pendant le démarrage du véhicule, et la vitesse de rotation du moteur est maintenue sous contrôle par mise en prise de l'accouplement d'une manière telle que la vitesse de rotation du moteur suit le signal de référence de vitesse de rotation. Selon l'invention exposée dans ce brevet, la vitesse de rotation est dérivée de l'angle du papillon des gaz, d'une manière telle que le signal de référence est modifié, de manière à correspondre à une vitesse de rotation plus élevée du moteur, lorsque le couple moteur augmente sous l'effet d'une ouverture
du papillon des gaz.
L'ampleur de la mise en prise de l'accouplement dans ce système est proportionnelle à la différence entre la vitesse de rotation du moteur et la vitesse de rotation de référence. Plus la vitesse de rotation du moteur est supérieure à la vitesse de rotation de
référence, plus l'accouplement est mis en prise.
Le brevet européen N 0 696 341 décrit des modifications au système exposé dans le brevet européen N O 038 113, afin de prendre en compte une vitesse accrue de rotation en marche à vide et l'enclenchement d'un rapport, lorsque la vitesse de rotation du moteur est accrue par l'ouverture du papillon des gaz avant l'enclenchement du rapport. Le brevet européen N O 735 937 décrit des modifications au système exposé dans le brevet européen N O 038 113 pour le démarrage à faibles vitesses de rotation, lorsque le véhicule doit être manoeuvré à petite
vitesse de rotation du moteur.
Au total, le système décrit jusqu'ici dans le brevet européen N O 038 113 et les modifications à ce dernier décrites dans les brevets européens N 0 696 341 et 0 735 957 permettent de commander l'accouplement de façon satisfaisante au démarrage, lorsque le démarrage s'effectue pour des angles
relativement petits d'ouverture du papillon des gaz.
Pour des angles d'ouverture relativement petits du papillon des gaz, qui s'élèvent par exemple jusqu'à %, le couple maximal est développé typiquement à des
vitesses de rotation inférieures à 1500 tours/minute.
Mais la vitesse de rotation qui correspond au couple maximal croît rapidement pour des angles plus grands d'ouverture du papillon des gaz, par exemple de 66% à %, ce qui conduit à une mise en prise rapide de l'accouplement, dans les système utilisés jusqu'ici,
et peut amener le moteur à caler.
Tandis qu'un démarrage à partir de l'état arrêté peut être effectué dans des conditions normales pour une ouverture faible du papillon des gaz, des angles d'ouverture plus grands du papillon des gaz peuvent être nécessaire pour un démarrage en forte pente ou un
démarrage d'un véhicule lourdement chargé.
C'est le but de la présente invention que de remédier à ce problème ainsi qu'à d'autres
inconvénients du système connu.
Pour atteindre ce but, l'invention réalise un système de commande d'accouplement pour manoeuvrer automatiquement un accouplement au moyen duquel un moteur est connecté à une boîte de vitesses dans un véhicule, dans lequel la boite de vitesses comporte une série de rapports fixes de démultiplication et un dispositif d'enclenchement d'un rapport, au moyen desquels la position neutre ou l'un des rapports fixes de démultiplication peut être enclenché, le véhicule comporte en outre une pédale d'accélérateur pour réguler la vitesse de rotation du moteur et le système de commande d'accouplement met en prise ou dégage automatiquement l'accouplement afin de permettre une modification du rapport de démultiplication, caractérisé en ce que, lors du démarrage à partir de l'état arrêté, une mise en prise de l'accouplement débute par un enclenchement d'un rapport de démarrage, lorsque le papillon des gaz est ensuite manoeuvré au-delà d'une valeur de seuil, l'accouplement est mis en prise jusqu'à la position dans laquelle un certain jeu est établi dans le train d'entraînement; et une poursuite de la mise en prise de l'accouplement dépend ensuite de la différence entre la vitesse effective de rotation du moteur et une vitesse de rotation de référence, et en ce que la vitesse de rotation de référence est dérivée d'une manière telle que la différence entre la vitesse effective de rotation du moteur et la vitesse de rotation de référence indique une ampleur de la mise en prise de l'accouplement au moyen duquel est transmis un couple qui est sensiblement égal au couple développé par le moteur à la vitesse de rotation effective du moteur dans toute la plage des positions d'ouverture que le papillon des gaz prend lors du
démarrage à partir de l'état arrêté.
Selon une modalité avantageuse, l'accouplement est mis en prise, lors de l'enclenchement d'un rapport de démarrage, jusqu'à une position de contact à laquelle le disque de friction et le plateau de pression viennent en contact pour la première fois, et l'accouplement est ensuite mis en prise jusqu'à la position à laquelle un certain jeu est établi dans le train d'entraînement lorsque le papillon des gaz
est ouvert jusqu'à une première valeur de seuil.
Lors d'une poursuite de la mise en prise de l'accouplement, celui-ci peut être manoeuvré d'une telle manière que le couple maximal transmissible par l'accouplement est un peu inférieur au couple développé par le moteur, ce qui assure le maintien d'une faible ampleur de patinage d'accouplement tandis que la vitesse de rotation du plateau de pression
s'approche de la vitesse de rotation du moteur.
On peut prévoir que la vitesse de rotation de référence varie en fonction de l'ouverture du papillon des gaz afin que l'ampleur de la mise en prise de l'accouplement soit régulée d'une manière telle que le couple transmis par l'accouplement soit adapté au
couple développé par le moteur.
La vitesse de rotation de référence peut être dérivée en soustrayant de la vitesse de rotation de sortie du moteur une fonction qui dépend de
l'ouverture du papillon des gaz.
La vitesse de rotation de référence peut aussi être dérivée de la vitesse de rotation du moteur en soustrayant de la vitesse de rotation du moteur une constante et une première fonction qui dépend de l'ouverture du papillon des gaz et en ajoutant, lorsque la position d'ouverture du papillon des gaz dépasse une valeur de seuil, une deuxième fonction, qui dépend de l'ouverture du
papillon des gaz.
Selon une modalité préféré, la vitesse de rotation de référence est une fonction de l'angle d'ouverture du papillon des gaz, du rapport enclenché et de la vitesse du véhicule, la vitesse de rotation de référence (RREF) étant dérivée selon l'équation suivante: RREF = f (a, rapport, vitesse du véhicule) o RREF = rotation de référence; a = angle de papillon des gaz, exprimé en pourcentage de l'ouverture totale du papillon des gaz; rapport = le rapport enclenché;
Vitesse du véhicule = la vitesse du véhicule.
La vitesse de rotation de référence peut aussi être calculée de la manière suivante: RREF = RINT - K - K1 a + K2 (a - XT)2 o RINT = vitesse de rotation de sortie du moteur; K = une première constante K1 = une deuxième constante; K2 = une troisième constante; a = angle de papillon des gaz, exprimé en pourcentage de l'ouverture totale du papillon des gaz; aT = une deuxième valeur de seuil de l'ouverture du papillon des gaz exprimée en pourcentage de l'ouverture totale du papillon des gaz; et la fonction K2 (a - aT)2 n'est utilisée que lorsque l'ouverture a du papillon des gaz est supérieure à aT. On peut prévoir que les constantes K, K1 et K2 prennent des valeurs différentes selon le rapport
enclenché pour le démarrage.
La vitesse de rotation de référence peut être limitée à une valeur maximale lorsque la position d'ouverture du papillon des gaz dépasse une deuxième
valeur de seuil.
La vitesse de rotation de référence peut être limitée, par exemple, à une valeur pouvant dépasser de 1.000 tours/minute, en particulier de 500 tours/minute
la vitesse de rotation du moteur en marche à vide.
La deuxième valeur de seuil de l'ouverture du papillon des gaz peut être comprise entre 40 et 60% de
l'ouverture totale du papillon des gaz.
Un effet de tampon peut être appliqué pour la dérivation de la vitesse de rotation de référence d'une manière telle que le taux de variation de la vitesse de rotation de référence en fonction de l'ouverture du papillon des gaz est ajusté selon le taux de variation de la vitesse de rotation du moteur
en fonction de l'ouverture du papillon des gaz.
La vitesse de rotation de référence peut être filtrée passe-bas de façon qu'il existe une correspondance dynamique entre la vitesse de rotation de référence et la vitesse de rotation du moteur
lorsque l'ouverture du papillon des gaz varie.
Les caractéristiques du filtre passe-bas peuvent varier en fonction d'au moins l'une des grandeurs suivantes: rapport enclenché, position du papillon des gaz, vitesse de rotation de la boîte de vitesses et/ou
vitesse du véhicule.
La valeur de sortie à la sortie du filtre passe-
bas peut être sensiblement égale à la vitesse de
rotation de sortie du moteur.
La sortie du filtre passe-bas peut s'approcher de la valeur de la vitesse de rotation de référence
déterminée par l'ouverture du papillon des gaz.
Lorsque la vitesse de rotation de référence est dérivée de la vitesse de rotation de sortie du moteur, la vitesse de rotation de sortie peut être réduite de façon exponentielle jusqu'à la vitesse de rotation du
moteur en marche à vide.
L'invention décrite ici concerne des systèmes de boîtes de vitesses à manoeuvre automatique de l'accouplement ou des systèmes de boîtes de vitesses automatiques ou semi-automatiques dans lesquels l'accouplement est commandé par un dispositif de commande électronique qui pilote des moteurs électriques ou des moyens pneumatiques ou hydrauliques. Les buts, particularités et avantages de l'invention exposés ci-dessus, ainsi que d'autres, ressortiront davantage à l'homme de l'art en se
référant à la description qui suit prise en liaison
avec les dessins annexés dans lesquels: la Figure 1 est une vue d'ensemble de l'agencement global d'un système de commande d'accouplement conforme à la présente invention; la Figure 2 est un graphe typique de la vitesse de rotation de référence en fonction de l'angle d'ouverture du papillon des gaz, dans un système de commande d'accouplement conforme à la présente invention; la Figure 3 est un graphe de courbes typiques de couples moteurs; la Figure 4 est un graphe de la vitesse de rotation en fonction du temps, pour un premier exemple d'un processus de démarrage d'un véhicule qui utilise le système de commande d'accouplement de la présente invention; et la Figure 5 est un graphe de la vitesse de rotation en fonction du temps pour un deuxième exemple d'un processus de démarrage de véhicule qui utilise le système de commande d'accouplement de la présente invention. La Figure 1 représente un moteur 10 qui comporte un démarreur et une couronne de démarreur correspondante 10a et qui est connecté à une boîte de vitesses 12 par un accouplement à friction 14 et
l'arbre d'entrée 15 de la boîte de vitesses.
L'alimentation en carburant du moteur est dosée au moyen d'un papillon des gaz 18 contenu dans le carter 16 de papillon des gaz et est manoeuvré par la pédale d'accélérateur 19. La présente invention concerne tout aussi bien des moteurs à combustion à injection électronique ou mécanique de carburant que des moteurs
diesel.
L'accouplement 14 est manoeuvré par l'intermédiaire du cylindre asservi 22 et de la fourche 20 de débrayage. La boîte de vitesses est commutée au moyen d'un levier 24 de changement de vitesse qui est connecté à la boîte de vitesses par l'intermédiaire de tringles 25 de commutation et dans lequel est incorporé un dispositif de commutation 33 qui détermine la force exercée par le conducteur sur le levier 24 et au moyen duquel cette force est déterminée et un signal qui identifie une intention de commutation est engendré. Un dispositif de commande électronique 36 régule la manoeuvre de l'accouplement 14 au moyen d'une commande hydraulique 38 qui pilote
le cylindre asservi 22.
Le dispositif de commande 36 reçoit des signaux de plusieurs sources: le moyen de commutation 33 de détermination d'effort qui identifie une intention de commutation; le capteur 26 de vitesse de rotation du moteur qui indique la vitesse de rotation du moteur; le capteur 30 de position du papillon des gaz dont les signaux sont proportionnels à l'ouverture actuelle du papillon des gaz; le capteur 19a de position de la pédale d'accélérateur pour indiquer la position de la pédale d'accélérateur; le capteur 32 d'identification de rapport enclenché pour indiquer le rapport de démultiplication qui est enclenché; le capteur 34 de position de cylindre asservi pour indiquer la position du cylindre asservi; et le capteur 42 de vitesse de rotation du plateau de pression pour indiquer la vitesse de rotation du
plateau de pression.
Comme la vitesse du véhicule dépend, d'une part, de la vitesse de rotation du plateau de pression de l'accouplement et, d'autre part, du rapport enclenché, le capteur 42 de vitesse de rotation de plateau d'accouplement intervient en fait comme capteur de vitesse de véhicule et inversement. Dans certains cas d'application, le capteur 42 de vitesse de rotation du plateau d'accouplement peut donc être superflu, et la vitesse de rotation du plateau de pression peut être calculée à partir d'une combinaison du rapport de démultiplication enclenché et de la vitesse du véhicule, cette dernière étant fournie par un capteur
de vitesse de véhicule.
Un vibreur 50 d'alarme est raccordé au dispositif de commande 36 afin d'alerter le conducteur de la présence de conditions déterminées de fonctionnement du véhicule ou de l'en avertir. Un indicateur lumineux clignotant ou un autre moyen d'indication peut être utilisé en plus du vibreur 50 d'alarme, ou en substitution à celui-ci. Dans la boîte de vitesses mentionnée ci-dessus, le levier 24 de changement de vitesse est typiquement connecté à la boîte de vitesses par l'intermédiaire d'un ensemble correspondant de tringles à effet mécanique, afin que les vitesses soient commutées à la main d'une manière classique. En variante, il peut s'agir d'un système de boite de vitesses semi- automatique dans lequel un déplacement du levier 24 de changement de vitesses conduit à une commutation électronique des vitesses, ou il peut s'agir d'un système totalement automatique dans lequel la position neutre et les positions de marche avant et de marche arrière sont sélectionnées
au moyen du levier 24.
L'invention décrite ici se réfère principalement à la commande de boîte de vitesses du type mentionné ci-dessus, lors du démarrage à partir de l'état arrêté. Quelques unes des exigences du système à ce sujet sont exposées dans ce qui suit: 1. Lors du démarrage en pente très raide, il faut utiliser le couple maximal qui peut être fourni par le moteur. La régulation de démarrage doit donc limiter la vitesse de rotation du moteur à la plage dans laquelle est disponible le couple moteur maximal afin d'assurer que le moteur ne tourne pas à une vitesse excessive, ce qui réduirait le couple et élèverait le
patinage d'accouplement.
2. Dans des processus de démarrage qui n'exigent qu'un couple modéré, il est avantageux de limiter l'ampleur du patinage d'accouplement qui s'établit afin de maintenir aussi faible que possible l'usure de l'accouplement. 3. Pour des moteurs d'une puissance modérée, les courbes de couple montrent que le couple maximal est développé au- dessous de 1.500 tours/minute pour un
angle d'ouverture du papillon des gaz inférieur à 20%.
Pour la fraction du processus de démarrage dans laquelle un pourcentage qui peut atteindre 66% du couple moteur maximal est développé, la régulation de démarrage devrait donc maintenir relativement basse la
vitesse de rotation du moteur.
4. Dans la plage comprise entre 66% et 100% du couple maximal, la vitesse de rotation régulée du moteur devrait croître rapidement en fonction de l'ouverture du papillon des gaz, lorsque le couple
moteur maximal doit être disponible.
Selon l'invention décrite ici, un démarrage du véhicule à partir de l'état arrêté débute par un enclenchement d'un rapport de démarrage, par exemple la première ou la deuxième vitesse avant, ou la marche arrière, tandis que le système de commande de l'accouplement est alimenté en courant et que le moteur tourne. Le rapport peut être enclenché à la main par déplacement du levier 24, le signal provenant du capteur 33 d'intention de commutation provoquant un dégagement de l'accouplement 14 afin que le rapport de démarrage puisse être enclenché. En variante, dans des boîtes de vitesses automatiques ou des boîtes de vitesses semi-automatiques, l'accouplement peut être dégagé automatiquement et le rapport de démarrage peut être enclenché lorsque le levier 24 est amené de la
position neutre vers une position de marche.
A l'instant o le rapport de démarrage est enclenché, le dispositif de commande 36 qui pilote la commande hydraulique 38 et le cylindre asservi 22 amène l'accouplement 14 dans la position de contact au-delà de laquelle une poursuite de la mise en prise de l'accouplement conduirait à la transmission d'un couple. Si le papillon des gaz 18 est déplacé jusqu'à un seuil bas de typiquement 1% de l'angle d'ouverture totale qui correspond à la charge totale, ce qui est déterminé au moyen du capteur 30 de position, la mise en prise de l'accouplement 14 est poursuivie et un jeu approprié est établi dans le train d'entraînement. A cet instant, la vitesse de rotation du moteur, c'est- à-dire la vitesse de rotation de sortie du moteur RINT, est déterminée par le capteur 26 de vitesse de rotation et est affichée. Dans cet état, le couple d'accouplement qui s'établit n'est pas suffisant pour vaincre la friction d'adhérence du véhicule et mettre
ce dernier en mouvement.
Si l'ouverture du papillon des gaz 18 est continuée au-delà de la valeur de seuil basse la mise en prise de l'accouplement 14 est poursuivie, comme décrit de façon plus détaillée dans ce qui suit, de sorte que le couple développé par le moteur 10 est
transmis et que le véhicule se met en mouvement.
Lorsque l'ouverture du papillon des gaz 18 dépasse la valeur de seuil inférieure, la poursuite de la mise en prise de l'accouplement est proportionnelle à la différence entre la vitesse de rotation du moteur et une vitesse de rotation du moteur RREF Plus la vitesse de rotation de référence devient inférieure à la vitesse de rotation du moteur, plus l'accouplement est mis en prise et plus le couple d'accouplement et donc le couple transmissible par l'accouplement 14
sont grands.
La vitesse de rotation de référence RREF est dérivée au moyen de l'équation suivante: RREF = f (a, rapport, vitesse du véhicule) o RREF = rotation de référence; a = l'angle de papillon des gaz, exprimé en pourcentage de l'ouverture totale du papillon des gaz; rapport = le rapport enclenché;
Vitesse du véhicule = la vitesse du véhicule.
La vitesse de rotation de référence RREF est calculée à partir de la vitesse de rotation du moteur RINT au moyen de l'équation suivante: RREF = RINT - K - K1 aX + K2 (aC - aT)2 o RINT = vitesse de rotation de sortie du moteur; K = une première constante K1 = une deuxième constante; K2 = une troisième constante; a = l'angle de papillon des gaz, exprimé en pourcentage de l'ouverture totale du papillon des gaz; aT = une valeur de seuil "haute" de l'ouverture du papillon des gaz, exprimée en pourcentage de l'ouverture totale du papillon des gaz; et la fonction K2 (a - aT)2 n'est utilisée que lorsque
l'ouverture a du papillon des gaz est supérieure à aT.
Les valeurs K, K1, K2 dépendent, pour un véhicule spécifique, du rapport enclenché. Les valeurs pour un démarrage en première vitesse sont typiquement de K = 100 tours/minute K1 = 60 tours/minute par %;
K2 = 375 tours/minute par %2.
Pour des angles d'ouverture du papillon des gaz qui dépassent la valeur de seuil haute, la vitesse de rotation de référence est limitée à une valeur maximale, qui peut typiquement dépasser de 500 tours/minute la vitesse de rotation du moteur en
marche à vide.
La valeur de seuil haute pour l'ouverture du papillon des gaz est typiquement comprise entre 40 et
% de l'ouverture totale du papillon des gaz.
La Figure 2 est un graphe typique de la vitesse de rotation de référence RREF en fonction de l'ouverture du papillon des gaz. Dans une première partie, la courbe représente une décroissance linéaire de la vitesse de rotation de référence jusqu'à la valeur de seuil haute de l'ouverture du papillon des gaz, qui est choisie égale à 50% pour le présent raisonnement. Puis, la vitesse de rotation de référence croît jusqu'à un maximum de 1.100 à 1.300 tours/minute lorsque l'ouverture du papillon des gaz
atteint environ 90%.
Si l'on compare ce graphe à des courbes typiques de couples moteurs, représentées à la Figure 3, la première partie de la courbe de vitesse de rotation de référence, à décroissance linéaire, correspond à des positions d'ouverture du papillon des gaz dans lesquelles le couple maximal est engendré pour des vitesses de rotation du moteur inférieures à 2.000 tours/minute, tandis que la partie croissante de la courbe de vitesse de rotation de référence correspond à des positions d'ouverture du papillon des gaz dans lesquelles la vitesse de rotation du moteur croît très rapidement
pour un couple maximal.
La distance entre la courbe RENG de vitesse de rotation du moteur à la Figure 2 et la courbe RREF de vitesse de rotation de référence pour les positions ultérieures d'ouverture du papillon des gaz est donc soumise à la régulation d'une manière telle qu'une mise en prise rapide de l'accouplement est évitée pour ces positions ultérieures d'ouverture du papillon des gaz. La valeur de vitesse de rotation de référence dérivée de la manière exposée plus haut est filtrée par un filtre passe-bas à constante de temps d'environ 0,15 seconde afin que le comportement dynamique de réponse, lors de la modification de la vitesse de rotation de référence à une ouverture ultérieurs du papillon des gaz corresponde à la modification de la vitesse de rotation du moteur pour une ouverture ultérieure du papillon des gaz, et pour éviter des variations abruptes de l'état de mise en prise de l'accouplement. Le filtre passe- bas évite que des variations soudaines de la vitesse de rotation de référence provoquent des variations soudaines de l'état de mise en prise de l'accouplement et il permet à l'état de mise en prise de l'accouplement et à la vitesse de rotation du moteur de s'établir l'un et
l'autre aux nouvelles valeurs respectives.
Si le papillon des gaz est par exemple ouvert très rapidement, le moteur doit s'accélérer jusqu'à une vitesse de rotation à laquelle le couple maximal est développé. L'établissement de la nouvelle vitesse de rotation de référence est retardé par le filtre passe-bas de sorte que la vitesse de rotation du moteur peut s'élever progressivement et que le couple de l'accouplement est renforcé, progressivement lui aussi, au fur et à mesure que la vitesse de rotation
du moteur s'approche de sa nouvelle valeur.
La caractéristique du filtre passe-bas est déterminée en fonction des conditions de fonctionnement, par exemple en fonction du couple moteur et de la vitesse de rotation du moteur, de l'angle d'ouverture du papillon des gaz et du rapport
de démarrage enclenchée.
A l'instant o le rapport de démarrage est enclenché et o le processus de démarrage est lancé, le moteur peut se trouver à la vitesse de rotation de marche à vide, ou à une vitesse de rotation plus élevée si la pédale d'accélérateur est manoeuvrée avant l'enclenchement du rapport de démarrage. En outre, la vitesse de rotation en marche à vide peut elle-même être accrue par le système de gestion du moteur, par exemple dans la phase d'échauffement du moteur. Lorsque la vitesse de rotation de sortie du moteur a déjà été élevée au-delà de la valeur de seuil basse en raison de l'ouverture du papillon des gaz, le processus de démarrage commence lorsque le rapport de
démarrage est enclenché.
Dans de telles conditions, la vitesse de rotation de sortie du moteur est réduite de façon exponentielle jusqu'à la vitesse de rotation de marche à vide du moteur afin de dériver la vitesse de rotation de référence. De cette manière, la valeur initiale de la vitesse de rotation de référence est accrue, de sorte que la différence entre la vitesse de rotation du moteur et la vitesse de rotation de référence est réduite dans une mesure telle que l'accouplement n'est pas mis en prise. Si la vitesse initiale de rotation de référence est réduite jusqu'à la vitesse de rotation de marche à vide du moteur, la différence entre la vitesse de rotation du moteur et la vitesse de rotation de référence s'accroit, de sorte que
l'accouplement est mis en prise progressivement, au-
delà de la position de contact, pour atteindre la
valeur déterminée par l'ouverture du papillon des gaz.
Un taux exponentiel de réduction constante de temps de 0,8 seconde amènerait typiquement un taux de
mise en prise satisfaisant.
La Figure 4 représente la relation entre la vitesse de rotation de référence et la vitesse de rotation du moteur, typiquement lors d'un démarrage o l'ouverture du papillon des gaz dépasse à peine la
valeur de seuil basse et est maintenue à cette valeur.
Le démarrage est lancé à la vitesse de rotation de marche à vide du moteur, c'est-à-dire RINT = RIDLE, O
IDLE désigne la marche à vide selon le terme anglo-
saxon. Lorsque le papillon des gaz s'ouvre, la vitesse de rotation du moteur croît progressivement jusqu'à ce que le papillon des gaz ait atteint la position (l, qui est quelque peu supérieure à la vitesse de seuil basse, SLOW, ou LOW signifie bas, ici aussi selon le
terme anglo-saxon.
Lorsque la valeur de seuil basse est atteinte, une vitesse de rotation de référence est dérivée de la manière suivante:
RREF = RINT - K - K1 SLOW
Dans ce cas, RINT = RIDLE et (XLOW = 1% typiquement par conséquent:
RREF = RINT - K - K1
= RIDLE - 100 - 60(pour des valeurs typiques K = 100 tours/minute et K1 =60 tours/minute par % = RIDLE - 160 tours/minute Puisque la valeur de sortie de la vitesse de rotation de référence est filtrée passe-bas, celle-ci s'abaisse progressivement de RIDLE à RIDLE - 160 tours/minute, ce qui empêche une mise en prise abrupte de l'accouplement. Si le papillon des gaz est ouvert au-delà de la valeur de seuil basse, la vitesse de rotation de référence diminue encore jusqu'à ce qu'elle atteigne, pour l'ouverture (x du papillon des gaz:
RREF = RIDLE - K - K1
Tandis que la vitesse de rotation de référence diminue et que la différence entre la vitesse entre la vitesse de rotation du moteur et la vitesse de rotation de référence augmente peu à peu, l'accouplement 14 commence à se mettre en prise, et la vitesse de rotation du moteur est abaissée - dans cet exemple à une valeur un peu inférieure à la vitesse de rotation du moteur en marche à vide, comme représenté par la courbe pour RENG à la Figure 4. Dans cet exemple, le couple d'accouplement devrait être insuffisant pour vaincre la friction d'adhérence du
véhicule de sorte que le véhicule reste arrêté.
Dans l'exemple représenté à la Figure 5, la vitesse de rotation du moteur est accrue en ouvrant le papillon des gaz pour atteindre d'environ 2.500 tours/minute, l'ouverture aX2 du papillon des gaz est maintenue constante et le rapport de démarrage est enclenché. Lorsque le rapport de démarrage est enclenché à 2500 tours/minute, la vitesse de rotation de référence dérivée est la suivante:
RREF = RINT - K - K1 X2
RINT est égale initialement à 2.500 tours/minute, mais est réduite exponentiellement jusqu'à la vitesse de rotation RENG de marche à vide du moteur, comme
représenté par la courbe Rl.
En outre, en raison du filtrage passe-bas, la valeur de sortie de la vitesse de rotation de référence diminue progressivement de la vitesse de rotation de sortie du moteur jusqu'à la valeur dérivée pour l'ouverture a2 du papillon des gaz, comme représenté à la courbe R2. Il en résulte que la vitesse de rotation de référence diminue progressivement de
2.500 tours/minute jusqu'à la valeur dérivée RIDLE - K -
K1 c2 comme représenté par la courbe RREF. La valeur RIDLE est par exemple égale ou inférieure à 2.500
tours/minute.
Cette réduction progressive de la vitesse de rotation de référence provoque un accroissement de la différence entre la vitesse de rotation du moteur et la vitesse de rotation de référence, ce qui provoque une mise en prise progressive de l'accouplement 14, qui provoque dès lors une réduction de la vitesse de rotation du moteur, comme représenté par la courbe
RENG -
Dans cet exemple, le processus de démarrage est terminé lorsque la vitesse de rotation du plateau d'accouplement est égale à la vitesse de rotation du moteur, ce qui peut par exemple être le cas à l'instant t1. Selon l'invention décrite ici, la régulation de démarrage de l'accouplement est exécutée en se basant sur la différence entre la vitesse de rotation du moteur et la vitesse de rotation de référence, jusqu'à ce que la vitesse de rotation du plateau de pression soit égale à la vitesse de rotation du moteur et qu'il n'existe plus aucun
patinage d'accouplement.
Il est cependant avantageux que la manoeuvre de l'accouplement soit commandée d'une manière telle qu'un patinage d'accouplement de faible ampleur soit maintenu tandis que le rapport de démarrage est enclenché. S'il existe un patinage d'accouplement, le couple transmis par l'accouplement est déterminé par l'ampleur de la mise en prise de l'accouplement. Des variations soudaines du couple peuvent ainsi être évitées. Si l'accouplement est totalement fermé, il faut en outre un faible jeu de déplacement du mécanisme de dégagement de l'accouplement afin de débrayer de nouveau l'accouplement pour le processus suivant de commutation, pour permettre de passer rapidement du rapport de démarrage à un rapport plus élevé. Pendant la phase de verrouillage du dispositif de démarrage, lorsque la vitesse de rotation du plateau de pression s'approche de la vitesse de rotation du moteur, la manoeuvre de l'accouplement peut donc s'effectuer au moyen du système de commande d'une manière telle que la vitesse de rotation du moteur s'approche asymptotiquement d'une valeur déportée par rapport à la vitesse de rotation du plateau de pression. Typiquement, la valeur de ce déport est d'environ 50 tours/minute. Ceci offre l'avantage que la transmission du couple s'effectue davantage en douceur car l'accélération du moteur est progressive après la convergence de la vitesse de rotation du moteur avec la vitesse de rotation du plateau d'accouplement et que leur croissance commune est progressive. Lorsque le processus de démarrage a été lancé, celui-ci peut être interrompu dans la mesure o le papillon des gaz est fermé en étant amené dans une position fermée du papillon des gaz, qui correspond normalement à la valeur de seuil basse. Lorsque ceci se produit, le processus de démarrage est interrompu car la vitesse de rotation de référence est accrue progressivement jusqu'à ce que le processus de
séparation de l'accouplement soit total.
Si le papillon des gaz est ouvert au-delà de la valeur de seuil basse, l'accouplement est replacé dans son état de mise en prise lorsque le papillon des gaz est fermé, car la vitesse de rotation du moteur et la vitesse de rotation de référence sont davantage
rapprochées l'une de l'autre.
Il est en outre possible d'agencer des moyens d'interruption du processus de démarrage après l'enclenchement d'un rapport de démarrage dans le cas o aucune disposition n'est prise pour élever l'ouverture du papillon des gaz au-delà de la valeur de seuil basse. Ceci peut s'effectuer au moyen d'un circuit d'horloge. Le processus de démarrage peut également être interrompu lorsque les conditions de verrouillage du processus de démarrage ne sont pas établies lorsqu'un intervalle de temps déterminé s'est
écoulé.
Les modifications les plus diverses peuvent être
apportées sans s'écarter de la présente invention.
Alors que l'accouplement est manoeuvré par un organe
hydraulique dans le mode de réalisation décrit ci-
dessus, il peut l'être, en variante, au moyen d'un organe pneumatique ou par des moyens électriques, par
exemple un moteur électrique.
En résumé, l'invention réalise donc un système de commande d'accouplement destiné à manoeuvrer automatiquement un accouplement qui connecte un moteur à une boîte de vitesses dans un véhicule dans lequel la boîte de vitesses comporte une série de rapports fixes de démultiplication et un dispositif de commutation de vitesses au moyen desquels la vitesse neutre ou l'un des rapports fixes de démultiplication peuvent être commutés; le véhicule comporte en outre une pédale d'accélérateur pour réguler la vitesse de rotation du moteur et le système de commande d'accouplement met en prise et dégage automatiquement l'accouplement pour permettre une modification du rapport de démultiplication. Le système de commande d'accouplement permet de mettre en prise l'accouplement lors du démarrage à partir de l'état arrêté en enclenchant un rapport de démarrage et en manoeuvrant ensuite le papillon des gaz jusqu'à une première valeur de seuil, de façon que l'accouplement soit mis en prise jusqu'à la position dans laquelle un jeu approprié est donc établi dans le
train d'entraînement.
Une poursuite de la mise en prise d'accouplement dépend de la différence entre la vitesse de rotation réelle RENG du moteur et une vitesse de rotation de référence RREF, la vitesse de rotation RREF étant dérivée d'une manière telle que la différence entre la vitesse de rotation réelle RENG du moteur et la vitesse de rotation de référence RREF détermine une ampleur de la mise en prise de l'accouplement par lequel est transmis un couple qui est égal au couple développé par le moteur à la vitesse de rotation réelle RENG du moteur, dans toute la plage des positions d'ouverture que le papillon des gaz prend pendant le démarrage à
partir de l'état arrêté.
Les revendications annexées à la présente demande
sont des propositions de formulation, sans préjudice de l'obtention d'une protection par brevet qui continue. La demanderesse se réserve le droit de revendiquer encore d'autres particularités qui ne sont
jusqu'ici exposées que dans la description et/ou les
dessins.
Des références employées dans les sous-
revendications concernent la poursuite du
développement de l'objet de la revendication
principale grâce aux particularités des sous-
revendications respectives; il ne faut pas les
considérer comme un renoncement à l'obtention d'une protection autonome de l'objet des combinaisons de
particularités des sous-revendications concernées.
Puisque les objets des sous-revendications
peuvent constituer aussi des inventions autonomes et indépendantes par rapport à l'état de la technique au jours de priorité, la demanderesse se réserve tout
droit d'en faire l'objet de revendications
indépendantes ou de demandes divisionnaires. Elles peuvent en outre contenir des inventions autonomes qui constituent un développement indépendant des objets
des revendications annexées.
Les exemples de réalisation ne doivent pas être compris dans un sens limitatif. Bien plutôt, de nombreuses altérations et modifications sont possibles dans le cadre de l'invention, en particulier des variantes, éléments et combinaisons et/ou matières que l'homme de l'art peut déduire par combinaison ou transformation des particularités ou éléments ou
étapes de procédé décrits dans la description générale
et les modes de réalisation ainsi que les
revendications et contenus dans les dessins, et qui
conduisent par des particularités combinables à un nouvel objet ou à de nouvelles étapes de procédé ou séquences d'étapes de procédé, dans la mesure aussi o ils concernent des procédés de fabrication, de
vérification et d'usinage.

Claims (18)

REVENDICATIONS
1. Système de commande d'accouplement pour manoeuvrer automatiquement un accouplement au moyen duquel un moteur est connecté à une boîte de vitesses dans un véhicule, dans lequel la boite de vitesses comporte une série de rapports fixes de démultiplication et un dispositif d'enclenchement d'un rapport, au moyen desquels la position neutre ou l'un des rapports fixes de démultiplication peut être enclenché, le véhicule comporte en outre une pédale d'accélérateur pour réguler la vitesse de rotation du moteur et le système de commande d'accouplement met en prise ou dégage automatiquement l'accouplement afin de permettre une modification du rapport de démultiplication, caractérisé en ce que, lors du démarrage à partir de l'état arrêté, une mise en prise de l'accouplement débute par un enclenchement d'un rapport de démarrage, lorsque le papillon des gaz est ensuite manoeuvré au-delà d'une valeur de seuil, l'accouplement est mis en prise jusqu'à la position dans laquelle un certain jeu est établi dans le train d'entraînement; et une poursuite de la mise en prise de l'accouplement dépend ensuite de la différence entre la vitesse effective de rotation (RENG) du moteur et une vitesse de rotation de référence (RREF), et en ce que la vitesse de rotation de référence est dérivée d'une manière telle que la différence entre la vitesse effective de rotation du moteur et la vitesse de rotation de référence indique une ampleur de la mise en prise de l'accouplement au moyen duquel est transmis un couple qui est sensiblement égal au couple développé par le moteur à la vitesse de rotation effective du moteur dans toute la plage des positions d'ouverture que le papillon des gaz prend lors du
démarrage à partir de l'état arrêté.
2. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que lors de l'enclenchement d'un rapport de démarrage, l'accouplement est mis en prise jusqu'à une position de contact à laquelle le disque de friction et le plateau de pression viennent en contact pour la première fois, et l'accouplement (14) est ensuite mis en prise jusqu'à la position à laquelle un certain jeu est établi dans le train d'entraînement lorsque le papillon des gaz est ouvert (18) jusqu'à une première
valeur de seuil.
3. Système selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que lors d'une poursuite de la mise en prise de l'accouplement (14), l'accouplement est manoeuvré d'une telle manière que le couple maximal transmissible par l'accouplement est un peu inférieur au couple développé par le moteur (10), ce qui assure le maintien d'une faible ampleur de patinage d'accouplement tandis que la vitesse de rotation du plateau de pression s'approche de la vitesse de
rotation du moteur.
4. Système selon l'une quelconque des
revendications 1 à 3, caractérisé en ce que
la vitesse de rotation de référence (RREF) varie en fonction de l'ouverture (ac) du papillon des gaz afin que l'ampleur de la mise en prise de l'accouplement soit régulée d'une manière telle que le couple transmis par l'accouplement soit adapté au
couple développé par le moteur.
5. Système selon la revendication 4, caractérisé en ce que la vitesse de rotation de référence (RREF) soit dérivée en soustrayant de la vitesse de rotation de sortie du moteur (10) une fonction qui dépend de
l'ouverture du papillon des gaz.
6. Système selon la revendication 5, caractérisé en ce que la vitesse de rotation de référence (RREF) est dérivée de la vitesse de rotation du moteur en soustrayant de la vitesse de rotation du moteur une constante et une première fonction qui dépend de l'ouverture du papillon des gaz et en ce que, une deuxième fonction qui dépend de l'ouverture du papillon des gaz est ajoutée lorsque la position d'ouverture (a) du papillon des gaz dépasse une valeur
de seuil.
7. Système selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que la vitesse de rotation de référence est une fonction de l'angle d'ouverture du papillon des gaz, du rapport enclenché et de la vitesse du véhicule, la vitesse de rotation de référence (RREF) étant dérivée selon l'équation suivante: RREF = f (a, rapport, vitesse du véhicule) o RREF = rotation de référence; a = angle de papillon des gaz, exprimé en pourcentage de l'ouverture totale du papillon des gaz; rapport = le rapport enclenché;
Vitesse du véhicule = la vitesse du véhicule.
8. Système selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que la vitesse de rotation de référence est calculée de la manière suivante: RREF = RINT - K - K1 a + K2 (a - aT)2 o RINT = vitesse de rotation de sortie du moteur; K = une première constante K1 = une deuxième constante; K2 = une troisième constante; a = angle de papillon des gaz, exprimé en pourcentage de l'ouverture totale du papillon des gaz; aT = une deuxième valeur de seuil de l'ouverture du papillon des gaz exprimée en pourcentage de l'ouverture totale du papillon des gaz; et la fonction K2 (a - aT)2 n'est utilisée que lorsque
l'ouverture ax du papillon des gaz est supérieure à aT.
9. Système selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que K, K1 et K2 prennent des valeurs différentes
selon le rapport enclenché (12) pour le démarrage.
10. Système selon l'une quelconque des
revendications 6 à 9, caractérisé en ce que
la vitesse de rotation de référence (RREF) est limitée à une valeur maximale lorsque la position d'ouverture a du papillon des gaz dépasse (18) une
deuxième valeur de seuil.
11. Système selon la revendication 10, caractérisé en ce que la vitesse de rotation de référence (RREF) est limitée à une valeur pouvant dépasser de 1.000 tours/minute, en particulier de 500 tours/minute la
vitesse de rotation du moteur (10) en marche à vide.
12. Système selon l'une quelconque des
revendications 8 à 11, caractérisé en ce que
la deuxième valeur de seuil aT de l'ouverture du papillon des gaz est comprise entre 40 et 60% de
l'ouverture totale (18) du papillon des gaz.
13. Système selon l'une quelconque des
revendications précédentes, caractérisé en ce que
un effet de tampon est appliqué pour la dérivation de la vitesse de rotation de référence (RREF) d'une manière telle que le taux de variation de la vitesse de rotation de référence (RREF) en fonction de l'ouverture (a) du papillon des gaz est ajusté selon le taux de variation de la vitesse de rotation du moteur (RENG) en fonction de l'ouverture du papillon
des gaz.
14. Système selon la revendication 13, caractérisé en ce que la vitesse de rotation de référence (RREF) est filtrée passe- bas de façon qu'il existe une correspondance dynamique entre la vitesse de rotation de référence (RREF) et la vitesse de rotation du moteur
(RENG) lorsque l'ouverture du papillon des gaz varie.
15. Système selon la revendication 14, caractérisé en ce que les caractéristiques du filtre passe-bas varient en fonction d'au moins l'une des grandeurs suivantes: rapport enclenché (12), position (18) du papillon des gaz, vitesse de rotation de la boîte de vitesses et/ou
vitesse du véhicule.
16. Système selon la revendication 14 ou 15, caractérisé en ce que
la valeur de sortie à la sortie du filtre passe-
bas est sensiblement égale à la vitesse de rotation
(RENG) de sortie du moteur (10).
17. Système selon l'une quelconque des
revendications 14 à 16, caractérisé en ce que
la sortie du filtre passe-bas s'approche de la valeur de la vitesse de rotation de référence (RREF)
déterminée par l'ouverture (18) du papillon des gaz.
18. Système selon l'une quelconque des
revendications précédentes, caractérisé en ce que
la vitesse de rotation de sortie est réduite de façon exponentielle jusqu'à la vitesse de rotation du moteur en marche à vide lorsque la vitesse de rotation de référence (RREF) est dérivée de la vitesse de rotation de sortie du moteur (RINT)
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