Brevet FR2946111A1 — publié le 20101203

PROCEDE DE FREINAGE EN CAS D'URGENCE D'UN VEHICULE AUTOMOBILE [1]. La présente invention concerne un procédé de freinage en cas d'urgence d'un véhicule automobile. L'invention a notamment pour but de permettre un freinage du véhicule en cas de dysfonctionnement du système de freinage principal du véhicule. [2]. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse pour les véhicules munis d'une boîte de vitesses manuelle pilotée équipée d'un organe de frottement permettant de transmettre du couple via le rapport io de vitesse sur lequel est installé l'organe de frottement lors d'un changement de rapport de vitesse. [3]. Plus précisément, ce type de véhicule décrit dans la demande de brevet français numéro FR-0755178 comporte une chaîne de traction formée par un dispositif de propulsion (formé par un moteur thermique et/ou une 15 machine électrique), 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. [4]. La boîte de vitesses comporte un arbre primaire relié à l'embrayage et un arbre secondaire relié aux roues du véhicule via le rapport 20 de différentiel, ces deux arbres étant reliés entre eux par l'intermédiaire d'engrenages formant les rapports de vitesse. [5]. Chaque engrenage comporte un pignon lié en rotation à un des arbres et un pignon fou monté sur l'autre arbre. Des manchons de crabotage sont utilisés pour lier sélectivement les pignons fous à l'arbre sur lequel ils 25 sont montés afin d'assurer un changement de rapport de vitesse. On parle de crabotage lorsque le manchon entre en coopération avec le pignon fou de sorte qu'un rapport de vitesse est engagé, et de décrabotage lorsque le manchon se dégage du pignon fou de sorte que le rapport est désengagé. [6]. Par ailleurs, le dispositif de transmission comporte un organe de 30 frottement capable d'égaliser les vitesses de rotation des arbres par frottement positionné sur le rapport final de démultiplication et/ou sur un rapport intermédiaire. L'organe de frottement est utilisé pour transmettre du couple par glissement lors des changements de rapports. [7]. Sur les véhicules montés en série, il n'existe généralement que deux systèmes de freinage : - un système primaire de freinage hydraulique classique ou éventuellement électrique permettant de transformer l'appui sur la pédale en un effort de freinage sur les roues. Un système d'anti-blocage des roues permettant d'éviter le blocage des roues en contrôlant l'effort appliqué sur les étriers de frein peut être utilisé en combinaison avec le système primaire, et io - un système secondaire de freinage de type frein de parking permettant de bloquer le véhicule sur place. Ce système de freinage secondaire commandé manuellement ou automatiquement agit en général sur les deux roues arrière du véhicule. [8]. En cas de panne du système primaire de freinage, seul le système 15 secondaire peut ralentir et stopper le véhicule. Toutefois les freinages d'urgence effectués à l'aide du système secondaire sont très longs et très difficiles à réaliser car le système secondaire qui agit sur les roues arrière du véhicule risque d'engendrer un tête à queue. [9]. L'invention part du principe qu'il est possible d'utiliser l'organe de 20 frottement qui présente une capacité thermique très élevée en remplacement du système primaire de freinage en cas de freinage urgence. [10]. A cet effet, dès qu'une panne est détectée sur le circuit primaire de freinage, on engage un rapport différent de celui sur lequel est installé l'organe de frottement. De préférence, l'organe de frottement étant installé 25 sur le plus grand rapport de vitesse, on engage le rapport directement inférieur à celui auquel est associé l'organe de frottement (cela revient à passer le rapport de 5ème sur une boîte à 6 vitesses ou le rapport de 6ème sur une boîte à 7 vitesses). [11]. En actionnant l'organe de frottement pour transmettre du couple 30 aux roues, on se retrouve alors dans une situation où deux rapports de vitesse seraient engagés simultanément. Du fait des démultiplications différentes entre le rapport de vitesse engagé et le rapport auquel est associé l'organe de frottement, la chaîne de traction va se retrouver bloquer au moins partiellement et le véhicule va être freiné. [12]. Etant donné que l'organe de frottement est généralement asservi par une source hydraulique, il devient facile de le piloter par les informations reçues du système d'antiblocage des roues. Le freinage est ainsi beaucoup plus facile à contrôler qu'un freinage d'urgence effectué par le système de freinage secondaire. [13]. On remarque en outre que l'invention permet d'avoir une fonction supplémentaire de freinage d'urgence sans surcoût puisqu'on utilise io l'architecture existante de la boîte de vitesses. [14]. L'invention concerne donc un procédé de freinage d'un véhicule automobile munie d'une boîte de vitesses comportant : - un arbre primaire destiné à être relié à un dispositif de propulsion par l'intermédiaire d'au moins un embrayage, et au moins un arbre secondaire 15 destiné à être relié aux roues du véhicule, - ces deux arbres étant reliés entre eux par des engrenages formant les rapports de vitesse, ces engrenages comportant chacun un pignon solidaire en rotation d'un des arbres et un pignon fou monté sur l'autre arbre qui engrènent entre eux, 20 - des manchons de crabotage associables chacun à au moins un pignon fou, ces manchons de crabotage assurant le changement des rapports de vitesse, et - un unique organe de frottement installé sur un des rapports apte à faire passer du couple par glissement via le rapport sur lequel il est installé 25 lorsqu'il est actionné, caractérisé en ce que, le véhicule étant en mouvement, il comporte les étapes suivantes : - engager un rapport cible différent de celui sur lequel est installé l'organe de frottement, et 30 - activer l'organe de frottement pour transmettre du couple via le rapport sur lequel est installé l'organe de frottement en même temps que le rapport cible est engagé, de manière à engager deux rapports simultanément afin de freiner le véhicule. [015]. Selon une mise en oeuvre, l'organe de frottement étant installé sur le rapport de vitesse le plus élevé ou un rapport de vitesse intermédiaire, on engage le rapport cible directement inférieur au rapport sur lequel l'organe de frottement est installé. [016]. Le procédé selon l'invention peut être mis en oeuvre dans le cadre d'un freinage d'urgence du véhicule lorsqu'un système de freinage primaire permettant de transformer l'appui sur la pédale de frein en un effort de freinage est déficient. [17]. Selon une mise en oeuvre, l'organe de frottement étant asservi par io un source hydraulique, cet organe de frottement est piloté par les informations reçues du système d'antiblocage des roues. [18]. Selon une mise en oeuvre, l'organe de frottement est un synchroniseur classique par exemple de type � Borg Warner � ou � New Process � (marques déposées) de grande capacité énergétique, ou un 15 embrayage de type multicônes, multidisques, humide, ou même un embrayage sec. [19]. Selon une mise en oeuvre, les crabots des pignons fous présentent un profil auto-éjectant. [20]. Selon une mise en oeuvre, la boîte de vitesses présente 6 rapports 20 de vitesse. [21]. 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 : 25 [022]. Figure 1 : une représentation schématique d'un dispositif de transmission mettant en oeuvre le procédé selon l'invention ; [23]. Figure 2 : un diagramme des différentes étapes du procédé selon l'invention. [24]. Les éléments identiques conservent la même référence d'une figure à l'autre. [25]. La Figure 1 montre une chaîne 1 de traction d'un véhicule automobile formée par un moteur 2 thermique, un embrayage 3, une boîte 4 de vitesses délimitée par une ligne fermée discontinue, et des axes de sortie d'un différentiel 6 vers les roues 5. L'embrayage 3 est relié d'une part au moteur 2 thermique et d'autre part à la boîte 4 de vitesses. Le différentiel 6 assure la liaison entre l'arbre secondaire 8 et les roues 5 du véhicule. [26]. En variante, la chaîne 1 de traction est complétée par une machine électrique (non représentée) positionnée sur l'arbre 7 d'entrée de la boîte 4 de vitesses entre l'embrayage 3 et la boîte 4 de vitesses. [27]. Plus précisément, la boîte 4 de vitesses comporte un arbre 7 primaire relié à l'embrayage 3 et un arbre 8 secondaire relié aux roues 5. Ces deux arbres 7 et 8 sont reliés entre eux par l'intermédiaire d'engrenages formant les rapports de vitesse 1 à 6 encadrés sur la figure. Les rapports de 1 ère, 2ème 3ème et 5ème sont formés chacun par un pignon 10-13 entraîné par l'arbre 7 primaire et un pignon fou 15-18 relié à l'arbre 8 secondaire. Tandis que les rapports de 4ème et 6ème sont formés chacun par un pignon 21-22 entraîné par l'arbre 8 secondaire et un pignon fou 23-24 relié à l'arbre 7 primaire. En variante, les pignons fixes et les pignons fous de chaque rapport peuvent être installés indifféremment sur l'arbre primaire 7 ou secondaire 8 sans que cela ne modifie le fonctionnement de la boîte 4 de vitesses. Pour simplifier la représentation, le rapport de marche arrière n'a pas été représenté sur la figure. [28]. Les rapports de vitesses sont rassemblés par paire avec un seul manchon de crabotage 27-29 par paire, ces manchons 27-29 engageant l'un des deux pignons fous des engrenages par déplacement dans une direction et l'autre pignon par déplacement dans l'autre direction. En variante, on associe un manchon de crabotage à chaque rapport. [29]. Ces paires de pignons sont agencées d'une manière permettant d'engager deux rapports numériquement successifs avec des manchons différents: par exemple et de manière non limitative (1-4 ; 2-5 ; 3-6) ou (1-3 ; 4-6 ; 2-5) comme représenté. Ainsi, les manchons 27 et 28 montés sur 5 l'arbre secondaire 8 sont respectivement positionnés entre les rapports de 1ere et 3ème et entre les rapports de 2ème et de 5ème Tandis que le manchon 29 monté sur l'arbre 7 primaire est positionné entre les rapports de 4ème et de 6ème Les crabots des pignons fous associés aux manchons de crabotage présentent de préférence un profil auto-éjectant, comme ceux décrits dans la demande de brevet français numéro FR-0755178. En variante, l'ordre des rapports peut bien entendu être différent de celui représenté et les manchons 37-39 de crabotage peuvent présenter un profil qui n'est pas auto-éjectant. [30]. En outre, un organe 31 de couplage par frottement, dit organe de io frottement, est monté sur le rapport le plus élevé, ici le rapport de 6ème Cet organe 31 de frottement a pour rôle d'égaliser les vitesses lors des changements de rapports montants (autrement dit d'amener le manchon de crabotage et le pignon à engrener à des vitesses de rotation identiques avant de réaliser le crabotage) tout en permettant la transmission de couple lors de 15 ces changements de rapport. [31]. L'organe 31 de frottement peut être par exemple un synchroniseur classique (par exemple de type � Borg Warner � ou � New Process � (marques déposées)) de grande capacité énergétique, mais aussi un embrayage de type multicônes, multidisques, humide, ou même un 20 embrayage sec. [32]. Par ailleurs, un ou plusieurs calculateurs 33 assurent la commande du moteur 2, de l'embrayage 3, des manchons 27-29, et de l'organe 31 de frottement. [33]. En variante, on crée un rapport de démultiplication supplémentaire 25 ne servant que pour la fonction de dérivation de couple et d'égalisation des vitesses lors du changement de rapport de vitesse. [34]. En variante, l'organe 31 est associé au rapport de 4ème ou de 5ème, ou tout autre rapport. [35]. En variante, la boîte 4 de vitesses comporte un deuxième arbre 30 secondaire (non représenté), les paires de pignons formant les rapports étant alors réparties entre ces trois arbres. [36]. En variante, l'organe 31 est positionné sur un 3ème arbre correspondant à celui de marche arrière, ce 3ème arbre ne portant pas nécessairement les pignons fous de marche avant. [37]. Lors d'un passage d'un rapport N vers N+1, l'organe 31 de frottement transmet progressivement du couple par glissement (on utilise le fait que l'arbre 7 primaire lié au moteur 2 évolue à une vitesse de rotation plus importante que celui du pignon moteur du rapport final N+1) jusqu'à provoquer la chute du régime d'arbre 7 primaire. [38]. Cette chute de régime permet au rapport N d'être io automatiquement désengagé de manière mécanique et d'engager le rapport N+1 alors que du couple est transmis par le rapport final. Dès que le rapport N+1 est engagé, l'organe 31 de frottement est progressivement désactivé et le couple est intégralement transmis par le rapport N+1. [39]. Le véhicule comporte en outre un système de freinage primaire 15 hydraulique ou électrique (non représenté) permettant de transformer l'appui sur la pédale de frein en un effort de freinage. [40]. En cas de dysfonctionnement de ce système de freinage primaire détecté lors de l'étape référencée 35 alors que le véhicule est en mouvement, on met en oeuvre le procédé de freinage d'urgence selon 20 l'invention. Le dysfonctionnement du système de freinage primaire hydraulique est par exemple mis en évidence lors de la détection d'une fuite du liquide de freinage. [41]. A cet effet, le véhicule comporte un capteur mesurant le niveau de liquide de frein installé par exemple sur le bouchon de remplissage du 25 maître-cylindre de freinage. S'il y a une fuite dans le circuit de freinage, le niveau va fortement chuter ce qui va être détecté par le capteur de niveau et entraîner une panne. La détection de fuite ainsi faite va permettre à l'organe de frottement ayant sa propre alimentation hydraulique de prendre le relais pour réaliser le freinage d'urgence. 30 [042]. Ainsi, une fois le dysfonctionnement détecté, on engage dans une étape 37 un rapport de vitesse cible différent du rapport sur lequel l'organe 31 de frottement est installé. De préférence, l'organe 31 de frottement étant installé sur le plus grand rapport du véhicule, on engage le rapport cible immédiatement inférieur à celui sur lequel est installé l'organe 31 de frottement. Par exemple, on engage le rapport de 5ème en crabotant le manchon 28 avec le pignon fou 18 sur la boîte 4 de la Figure 1. [43]. Le rapport cible étant engagé, le calculateur 33 commande, dans une étape 39, l'organe 31 de frottement de manière à transmettre du couple par le rapport de 6ème On engage ainsi simultanément deux rapports ayant des démultiplications différentes (le rapport de 6ème auquel l'organe 31 de io frottement est associé et le rapport cible de 5ème engagé par le manchon 28), ce qui permet de freiner le véhicule. [44]. Lorsque l'organe 31 de frottement est composé de cônes revêtus de carbone liés alternativement à l'arbre primaire 7 et au pignon fou 24 et aptes à entrer en frottement les uns contre les autres, il est possible de faire 15 varier l'effort de frottement entre les cônes de l'organe 31 (autrement dit le couple qui passe par le rapport associé à l'organe 31) et en conséquence de moduler l'effort de freinage. [45]. L'organe 31 de frottement étant asservi par un source hydraulique s'il y a lieu indépendante du système de freinage, cet organe 31 de 20 frottement peut être piloté par les informations reçues du système d'antiblocage des roues s'il y a lieu. [46]. En variante, le procédé de freinage selon l'invention est mis en oeuvre dans des situations de vie autres que les freinages d'urgence. Par exemple, lors d'une phase de freinage classique, le procédé selon l'invention 25 est mis en oeuvre lorsqu'un système de freinage à disques présentent des disques trop usés afin d'éviter que le système de freinage ne se dégrade. REVENDICATIONS1. Procédé de freinage d'un véhicule automobile munie d'une boîte (4) de vitesses comportant : - un arbre (7) primaire destiné à être relié à un dispositif (2) de propulsion par l'intermédiaire d'au moins un embrayage (3), et au moins un arbre (8) secondaire destiné à être relié aux roues (5) du véhicule, - ces deux arbres (7, 8) étant reliés entre eux par des engrenages formant les rapports de vitesse, ces engrenages comportant chacun un io pignon (10-12, 21, 22) solidaire en rotation d'un des arbres et un pignon fou (15-17, 23, 24) monté sur l'autre arbre qui engrènent entre eux, - des manchons de crabotage (27-29) associables chacun à au moins un pignon fou, ces manchons de crabotage (27-29) assurant le changement des rapports de vitesse, et 15 - un unique organe (31) de frottement installé sur un des rapports apte à faire passer du couple par glissement via le rapport sur lequel il est installé lorsqu'il est actionné, caractérisé en ce que, le véhicule étant en mouvement, il comporte les étapes suivantes : 20 - engager un rapport cible différent de celui sur lequel est installé l'organe (31) de frottement, et - activer l'organe (31) de frottement pour transmettre du couple via le rapport sur lequel est installé l'organe (31) de frottement en même temps que le rapport cible est engagé, de manière à engager deux rapports 25 simultanément afin de freiner le véhicule. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'organe (31) de frottement étant installé sur le rapport de vitesse le plus élevé ou un rapport de vitesse intermédiaire, on engage le rapport cible directement 30 inférieur au rapport sur lequel l'organe (31) de frottement est installé. 3. Procédé selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il est mis en oeuvre dans le cadre d'un freinage d'urgence du véhicule lorsqu'un système de freinage primaire permettant de transformer l'appui sur la pédale 35 de frein en un effort de freinage est déficient. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'organe (31) de frottement étant asservi par un source hydraulique, cet organe (31) de frottement est piloté par les informations reçues du système d'antiblocage des roues. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'organe (31) de frottement est un synchroniseur classique par exemple de type � Borg Warner � ou � New Process � (marques déposées) de grande io capacité énergétique, ou un embrayage de type multicônes, multidisques, humide, ou même un embrayage sec. 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que les crabots des pignons fous (15-17, 23, 24) présentent un profil auto-15 éjectant. 7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que la boîte (4) de vitesses présente 6 rapports de vitesse.