Brevet FR2955637A1 — publié le 20110729

"Procédé de pilotage d'un synchroniseur dans une boîte de vitesses" L'invention concerne un procédé de pilotage d'un ou plusieurs synchroniseurs dans une boîte de vitesses de véhicule, notamment de véhicule automobile, lors d'un changement de rapport descendant de vitesse, de façon à obtenir du couple pour accélérer le véhicule. L'état connu de la technique cherche habituellement à optimiser de pilotage des synchroniseurs d'une boîte de vitesses lors d'un changement de rapport de vitesse de façon à respecter la puissance maximale admissible par chaque synchroniseur. C'est par exemple le cas des documents FR 2 915 259 et US 6,896,641. Cependant, l'état connu de la technique ne considère pas les cas où le couple disponible pour effectuer la synchronisation est en deçà de la puissance maximale admissible par un synchroniseur or ce cas peut se produire lorsque le conducteur rétrograde non pas pour ralentir le véhicule mais parce que le couple à la roue est insuffisant pour accélérer le véhicule comme il le souhaite. Pour remédier aux inconvénients de l'état antérieur de la technique connue, l'invention a pour objet un procédé de pilotage d'un synchroniseur pour synchroniser un premier pignon engrainé sur un premier arbre primaire de boîte de vitesses avec un arbre secondaire soumis à un couple d'arbre secondaire, en exerçant un effort sur le synchroniseur qui génère un couple de synchronisation égal au dit effort multiplié par une capacité en couple de synchronisation du premier pignon, dans lequel on limite ledit effort au couple d'arbre secondaire divisé par ladite capacité en couple. Particulièrement, ledit arbre secondaire est en prise avec au moins une roue de véhicule sur laquelle est appliqué un couple à la roue égal au couple d'arbre secondaire multiplié par un rapport de pont de transmission et on limite ledit effort au couple à la roue divisé par ladite capacité en couple et par ledit rapport de pont de transmission. Plus particulièrement, l'arbre secondaire est entraîné par un deuxième pignon engrainé sur un deuxième arbre primaire de la boîte de vitesses qui transmet un couple moteur et le couple à la roue est déterminé en fonction du couple moteur et d'un rapport de deuxième pignon. Plus particulièrement aussi, l'arbre secondaire est entraîné par un deuxième pignon engrainé sur un deuxième arbre primaire de la boîte de vitesses qui transmet un couple moteur et le couple d'arbre secondaire est déterminé en fonction du couple moteur et d'un rapport de deuxième pignon. L'invention a aussi pour objet un véhicule comportant une boîte de vitesses comprenant un synchroniseur pour synchroniser un premier pignon engrainé sur un premier arbre primaire avec un arbre secondaire soumis à un couple d'arbre secondaire, en exerçant un effort sur le synchroniseur qui génère un couple de synchronisation égal au dit effort multiplié par une capacité en couple de synchronisation du premier pignon, et un dispositif électronique agencé pour limiter ledit effort à une valeur égale au couple d'arbre secondaire divisé par ladite capacité en couple. Particulièrement, ledit dispositif électronique est agencé pour limiter ledit effort à une valeur égale à un couple appliqué à au moins une roue de véhicule en prise avec ledit arbre secondaire, divisé par ladite capacité en couple et par un rapport de pont de transmission entre l'arbre secondaire et la roue. Plus particulièrement, la boîte de vitesses comprend un deuxième arbre primaire sur lequel est engrainé un deuxième pignon pour entraîner l'arbre secondaire de façon à transmettre un couple moteur et le dispositif électronique est agencé pour déterminer le couple à la roue en fonction du couple moteur et d'un rapport de deuxième pignon. Plus particulièrement aussi, la boîte de vitesses comprend un deuxième arbre primaire sur lequel est engrainé un deuxième pignon pour entraîner l'arbre secondaire de façon à transmettre un couple moteur et le dispositif électronique est agencé pour déterminer le couple d'arbre secondaire en fonction du couple moteur et d'un rapport de deuxième pignon. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement dans la description explicative qui va suivre faite en référence aux dessins techniques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels : - la figure unique est une vue schématique de boîte de vitesses à double embrayage sur laquelle est mis en oeuvre le procédé conforme à l'invention. Une boîte de vitesses à double embrayage comme celle représentée sur la figure, comprend deux arbres primaires 11, 12. Un premier embrayage (non représenté) est, de manière connue, destiné à connecter le premier arbre primaire 11 au moteur pour engager les rapports de vitesses d'ordre impair. Un deuxième embrayage, lui aussi non représenté parce que connu, est destiné à connecter le deuxième arbre primaire 12 au moteur pour engager les rapports de vitesses d'ordre paire. Un ou plusieurs arbres secondaires 21, 22 sont solidarisés en rotation avec les roues d'entraînement du véhicule. Sur le ou les arbres secondaires 21, 22 sont montés libres en rotation, des pignons fous 1, 3, 5 correspondant respectivement aux rapports de vitesses d'ordre 1, 3, 5. De même, des pignons fous 2, 4, 6 sont montés libres en rotation sur le ou les arbres secondaires 21, 22, correspondant aux rapports de vitesses d'ordre paire respectivement 2, 4, 6. Les pignons 1, 3, 5 sont constamment engrainés avec le premier arbre primaire 11 de sorte que lorsque l'arbre primaire 11 tourne à une vitesse (W11, chacun des pignons fous 1, 3, 5 tourne à une vitesse respectivement w1=w11/K1, w3=w11/K3 et w5=w11/KS où K1, K3, K5, sont respectivement des rapports de démultiplication d'ordre 1, 3, 5. Les pignons 2, 4, 6 sont constamment engrainés avec le deuxième arbre primaire 12 de sorte que lorsque l'arbre primaire 12 tourne à une vitesse W12, chacun des pignons fous 2, 4, 6 tourne à une vitesse respectivement w2=w12/K2, w4=w12/K4 et w6=w12/K6 où K2, K4, K6, sont respectivement des rapports de démultiplication d'ordre 2, 4, 6 Chaque pignon fou 1, 2, 3, 4, 5, 6 peut être 15 synchronisé avec l'arbre secondaire 21 ou 22 au moyen d'un synchroniseur non représenté. Le principe fondamental de pilotage des boîtes de vitesses à double embrayage réside dans l'agencement des rapports pairs et impairs en deux boîtes de vitesses. On 20 engage un rapport dans la boîte comprenant les rapports pairs en synchronisant avec l'arbre secondaire 21 ou l'arbre secondaire 22, l'un des pignons fous 2, 4, 6 entraînés en rotation par le deuxième arbre primaire 12 qui est embrayé sur le moteur. On présélectionne alors le 25 rapport impair prévu pour un changement de rapport en synchronisant l'un des pignons fous 1, 3, 5 avec l'arbre secondaire 21 ou l'arbre secondaire 22 de sorte que l'arbre primaire 11 des rapports impairs est entraîné en rotation par le pignon fou du rapport présélectionné qui 30 est synchronisé. Réciproquement, on engage un rapport dans la boîte comprenant les rapports impairs en synchronisant avec l'arbre secondaire 21 ou l'arbre secondaire 22, l'un des pignons fous 1, 3, 5 entraîné en rotation par le premier arbre primaire 11 qui est embrayé 35 sur le moteur. On présélectionne alors réciproquement le rapport pair prévu pour un changement de rapport en synchronisant l'un des pignons fous 2, 4, 6 avec l'arbre secondaire 21 ou l'arbre secondaire 22 de sorte que l'arbre primaire 12 des rapports pairs est entraîné en rotation par le pignon fou du rapport présélectionné qui est synchronisé. Ainsi, lorsqu'un rapport est engagé dans l'une des demi boîtes comprenant les rapports pairs, réciproquement les rapports impairs, l'autre demi boîte de vitesses est déjà engagée sur le rapport impair, réciproquement pair, pressenti pour le changement de rapport. Les stratégies de passage de rapports de ce type de boîte de vitesses reposent généralement sur une interprétation de la volonté du conducteur. Par exemple sur une forte accélération en deuxième, on présélectionnera la boîte de vitesses non embrayée sur le rapport de troisième. On observe alors un rapport entre la vitesse de rotation de l'arbre non embrayé et la vitesse de rotation de l'arbre embrayé proportionnel au rapport du pignon fou engrainé sur l'arbre primaire embrayé qui est synchronisé sur l'arbre secondaire, et inversement proportionnel au rapport du pignon fou engrainé sur l'arbre primaire non embrayé qui est synchronisé sur l'arbre secondaire. Les stratégies de passages de rapports dans les boites de vitesses à double embrayage, reposent essentiellement sur l'interprétation de la volonté du conducteur. Sur une forte accélération en 2eme, on prédispose généralement la boite de vitesses non embrayée sur le rapport de 3eme. Le passage de rapport 2+1 est particulier, en effet il est généralement effectué à de très faibles valeurs de vitesse et de couple moteur. Le cas le plus sévère est la situation de vie « sortie de rond point ». Le rond point est généralement pris en 2eme engagée puis l'accélération demandée à la sortie du rond point impose un passage descendant 241. Dans ce cas la demi boîte impaire va effectuer une synchronisation 3+1. A titre purement illustratif et non limitatif, considérons les coefficients de démultiplication suivants: K1 = 4.2 K2 = 2 K3 = 1.3 Et un rapport de pont de transmission Kpont = 4 qui résulte d'un pignon 16 engrainé sur l'arbre secondaire 22 pour entraîner en rotation un arbre 15 solidaire de chacune des roues motrices. Lorsque le rapport de 2ieme est engagé et le rapport de 3 eme est présélectionné, nous avons une vitesse de roue 15 (Or et une vitesse d'arbre primaire wll telles que : w_ (012 __O)12 r K2•Kpont 8 w11=K3.Kpont• 012_W1z1'3 K2•Kpont 8 Lorsque le rapport de 2ieme est engagé et le rapport de 1iere est présélectionné, en considérant que la vitesse 20 de roue n'a pratiquement pas changé, il est nécessaire de synchroniser le pignon 1 jusqu'à donner une vitesse d'arbre primaire wll telle que : X11=K1•Kpont•012 _0l2 4,2 K2•Kpont 8 Habituellement, le pilotage du synchroniseur est 25 paramétré pour obtenir un temps de synchronisation le plus court possible. Le couple imposé alors au synchroniseur pour accélérer le pignon 1 et de fait l'arbre primaire 11, peut dans cette situation être supérieur au couple que le moteur fournit sur l'arbre 30 secondaire 22, avec pour conséquence de dégrader l'agrément du véhicule. Le procédé de l'invention permet de déterminer un couple de synchronisation maximal applicable sans impact sur l'agrément du véhicule. 35 En prenant en compte le couple à la roue en 2eme au moment de la demande de synchronisation 3+1 et la capacité en couple du synchroniseur qui est de manière connue une efficacité en couple en fonction d'un effort appliqué axialement sur le synchroniseur pour un angle et un diamètre de cône donné, on limite le couple fourni par le synchroniseur de façon à ne pas dépasser le couple moteur transmis aux roues sur le rapport de 2ieme Le synchroniseur de 1iere est situé sur l'arbre secondaire 22. Considérons le véhicule roulant en 2ieme engagée, à faible régime et faible couple du moteur avec la 31eme présélectionnée sur l'arbre primaire 11 des vitesses impaires qui est débrayé. En prenant une hypothèse de couple moteur Cmoteur 10 Nm (décélération en 2eme pied levé), le couple à la 15 roue C2eme à la roue initial est tel que . C2eme à la roue ùCmoteur X K2 x Kpont Le couple Cs 2eme à la roue disponible à la roue pour effectuer la synchronisation est donc : Cs 2eme à la roue = 10 X 2 x 4 = 80 Nm 20 En tenant compte des architectures de synchroniseurs connues on peut estimer l'efficacité d'un synchroniseur de liere à 0,09 Nm/N en couple par unité d'effort appliqué par un actionneur sur le synchroniseur. Généralement l'effort de synchronisation nominal 25 est proche de 800 N, ce qui implique un couple de synchronisation de : Cs = 800 x 0,09 = 72 Nm Le synchroniseur de liere étant placé sur l'arbre secondaire, l'appel en couple de synchronisation 30 sollicite un couple Cs(l'ere) à la roue : Cs(11ère) x Kpont = 72 x 4 = 288 N.m Le couple imposé à la roue par le synchroniseur de l'ère est donc largement supérieur à celui fourni par le 35 moteur en deuxième engagée avec pour conséquence de provoquer des désagréments de types chocs, rebonds, accélérations brutales, et autres. Pour remédier à ce problème, le procédé de l'invention utilise un dispositif électronique qui communique de manière connue au moyen d'un bus CAN avec les contrôleurs habituels du véhicule, notamment celui qui donne l'information de couple moteur. Le dispositif électronique calcule le couple à la roue en fonction du couple moteur par la formule : C 2eme à la roue ùCmoteur X K2 x Kpont Ce qui donne par exemple dans le cadre de 10 l'application numérique illustrative : C s 2eme à la roue = 1 0 X 2 x 4 = 80 Nm On impose le couple de synchronisation à la valeur du couple à la roue et on calcule l'effort maximal à appliquer au synchroniseur de 11ere 15 Effort Maxi sync = 80 N.m / (0,09 x Kpont )= 222 N Un dispositif électronique spécial n'est pas nécessaire s'il est possible de programmer un calculateur de la boîte de vitesse de façon à héberger une fonction permettant de calculer l'effort maximal F maxi sync de 20 pilotage du synchroniseur de première en fonction du couple à la roue, lui-même prédéterminé en fonction du couple moteur en 21ème F maxi sync = Couple roue 2eme / ( capacité en couple sync lere x K pont) 25 L'intérêt technique du procédé et du dispositif électronique, réside dans le respect de l'agrément durant la phase de synchronisation du rapport de première véhicule roulant. REVENDICATIONS1. Procédé de pilotage d'un synchroniseur pour synchroniser un premier pignon (1) engrainé sur un premier arbre primaire (11) de boîte de vitesses avec un arbre secondaire (22) soumis à un couple d'arbre secondaire, en exerçant un effort sur le synchroniseur qui génère un couple de synchronisation égal au dit effort multiplié par une capacité en couple de synchronisation du premier pignon (1), dans lequel on limite ledit effort au couple d'arbre secondaire divisé par ladite capacité en couple. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit arbre secondaire (22) est en prise avec au moins une roue de véhicule sur laquelle est appliqué un couple à la roue égal au couple d'arbre secondaire multiplié par un rapport de pont de transmission et en ce qu'on limite ledit effort au couple à la roue divisé par ladite capacité en couple et par ledit rapport de pont de transmission. 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'arbre secondaire (22) est entraîné par un deuxième pignon (2) engrainé sur un deuxième arbre primaire (12) de la boîte de vitesses qui transmet un couple moteur et en ce que le couple à la roue est déterminé en fonction du couple moteur et d'un rapport de deuxième pignon. 4. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'arbre secondaire (22) est entraîné par un deuxième pignon (2) engrainé sur un deuxième arbre primaire (12) de la boîte de vitesses qui transmet un couple moteur et en ce que le couple d'arbre secondaire est déterminé en fonction du couple moteur et d'un rapport de deuxième pignon. 5. Véhicule comportant une boîte de vitesses comprenant un synchroniseur pour synchroniser un premier pignon (1) engrainé sur un premier arbre primaire (11)avec un arbre secondaire (22) soumis à un couple d'arbre secondaire, en exerçant un effort sur le synchroniseur qui génère un couple de synchronisation égal au dit effort multiplié par une capacité en couple de synchronisation du premier pignon (1), et un dispositif électronique agencé pour limiter ledit effort à une valeur égale au couple d'arbre secondaire divisé par ladite capacité en couple. 6. Véhicule selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit dispositif électronique est agencé pour limiter ledit effort à une valeur égale à un couple appliqué à au moins une roue de véhicule en prise avec ledit arbre secondaire (22), divisé par ladite capacité en couple et par un rapport de pont de transmission. 7. Véhicule selon la revendication 6, caractérisé en ce que la boîte de vitesses comprend un deuxième arbre primaire (12) sur lequel est engrainé un deuxième pignon (2) pour entraîner l'arbre secondaire (22) de façon à transmettre un couple moteur et en ce que le dispositif électronique est agencé pour déterminer le couple à la roue en fonction du couple moteur et d'un rapport de deuxième pignon. 8. Véhicule selon la revendication 5, caractérisé en ce que la boîte de vitesses comprend un deuxième arbre primaire (12) sur lequel est engrainé un deuxième pignon (2) pour entraîner l'arbre secondaire (22) de façon à transmettre un couple moteur et en ce que le dispositif électronique est agencé pour déterminer le couple d'arbre secondaire en fonction du couple moteur et d'un rapport de deuxième pignon.