Brevet FR2950410A1 — publié le 20110325

Procédé de commande d'une boîte de vitesses à double embrayage d'un véhicule automobile La présente invention concerne un procédé de commande d'une boîte de vitesses à double embrayage d'un véhicule automobile. Plus particulièrement, l'invention a pour objet un procédé de pilotage des synchroniseurs d'une boîte de vitesses à double embrayage. L'invention a pour but de limiter l'usure des synchroniseurs d'une boîte de vitesses à double embrayage. Dans l'état de la technique, un véhicule automobile est équipé d'une boîte de vitesses. Cette boîte de vitesses est un élément mécanique proposant plusieurs rapports de transmission d'un couple provenant d'un arbre primaire, couplé au moteur, à un arbre secondaire, couplé aux roues motrices du véhicule. La boîte de vitesses permet d'adapter le couple moteur disponible, au couple nécessaire au déplacement du véhicule. Une boîte de vitesses à double embrayage est une boîte de vitesses améliorée. En effet, elle reprend l'architecture d'une boîte de vitesses manuelle classique, scindée en deux demi-boîte. Les deux demi-boîte sont configurées de telle sorte que l'une d'elle sert pour les rapports de vitesse pairs et l'autre est employée pour les rapports de vitesse impairs. La boîte de vitesses à double embrayage comporte au moins deux arbres primaires, couplés chacun à l'arbre du moteur par l'intermédiaire d'un système à double embrayage. Le premier arbre primaire est couplé à un premier arbre secondaire par l'engagement d'au moins un rapport de démultiplication définissant une première vitesse. Le deuxième arbre primaire est couplé à un deuxième arbre secondaire par l'engagement d'au moins un rapport de démultiplication définissant une deuxième vitesse. Cette deuxième vitesse permet une démultiplication plus faible par rapport à la première vitesse. Dans une boîte de vitesses à double embrayage, l'embrayage et la sélection des rapports sont commandés par un système de contrôle commande, au moyen d'actionneurs. La boîte de vitesses à double embrayage peut ainsi présélectionner la vitesse supérieure ou inférieure, pour élever ou abaisser le rapport de vitesse souhaité. Lors d'un passage de vitesse, le système de contrôle commande se charge d'actionner l'embrayage et de passer les rapports à la place du conducteur. Le système de contrôle commande ouvre l'embrayage de la première demi-boîte et ferme simultanément celui de la seconde. Le système de contrôle commande est piloté par un calculateur électronique, capable d'adapter ses actions en fonction du mode de conduite du conducteur. Une telle boîte de vitesses est décrite dans le document FR-A-2 885 978. Ce document divulgue en outre une stratégie de commande des synchroniseurs des boîtes de vitesses de ce type, permettant ainsi lors d'un changement de vitesse, de passer par une vitesse intermédiaire de valeur rapprochée, en transférant le couple moteur d'un arbre moteur primaire à un autre. Toutefois, lors d'un changement de rapport avec une boîte de vitesses à double embrayage comme dans le document FR-A-2 885 978, l'ensemble des synchroniseurs est sensiblement plus sollicité que dans une boîte de vitesses à architecture classique. En effet, pour effectuer par exemple, un changement du deuxième au troisième rapport de vitesse, le synchroniseur préalablement craboté en première se retrouve craboté en troisième. L'écart important de régime entre le synchroniseur et le cône de frottement lors du passage de la première à la troisième génère un risque au niveau de l'énergie dissipé dans le synchroniseur du troisième rapport. Ce risque est dû à l'important saut de démultiplication entre les deux rapports de vitesse. Cette contrainte lors du changement de rapport, conduit d'une part, à un dimensionnement important du diamètre de chaque cône de frottement, mais d'autre part, à une multiplication de ces dits cônes dans la boîte de vitesses. L'invention a pour but de résoudre ces inconvénients de l'état de la technique. Pour cela, l'invention propose un procédé de commande d'une boîte de vitesses à double embrayage, comportant des étapes de sollicitation séquentielle de synchroniseurs. Une telle sollicitation d'un ou plusieurs synchroniseurs permet un passage d'un rapport inférieur à un rapport supérieur ou vice versa, avec un écart de régime plus important qu'en sollicitant un seul synchroniseur. Ce procédé permet par exemple, pour une boîte de vitesse à cinq rapports, de solliciter dès la fin d'un passage dans un second rapport de vitesse, le synchroniseur du cinquième rapport de vitesse, pour effectuer une partie de la phase de synchronisation. Durant cette partie de la phase de synchronisation, lorsque l'arbre primaire atteint un seuil de vitesse prédéfini, le calculateur électronique sollicite le synchroniseur final avant le crabotage de ce dernier. L'invention permet de diminuer considérablement la sollicitation de l'ensemble des synchroniseurs, d'une boîte de vitesses à double embrayage. Cette diminution de la sollicitation permet de réduire les surfaces de frottement des synchroniseurs, autrement dit, le nombre de cônes, mais aussi le diamètre et la largeur des cônes. Cela permet par conséquent de réduire les traînées de boîtes, c'est-à-dire de diminuer les pertes parasites lorsque les synchroniseurs ne sont pas sollicités. En outre, du fait de la diminution de la sollicitation et donc de l'usure des synchroniseurs, il n'est plus utile d'augmenter le diamètre et de multiplier les cônes de frottement dans la boîte de vitesses. Cela entraîne par voie de conséquence une diminution significative des coûts de fabrication ainsi que de l'encombrement de cette dite boîte. L'invention a donc pour objet un procédé de commande d'une boîte de vitesses à double embrayage d'un véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : - on détermine un rapport de vitesse actuellement engagé et un rapport de vitesse final souhaité, les rapports de vitesse étant répartis en deux demi- boîte de la boîte de vitesses, une première demi-boîte comportant des rapports de vitesse pairs et une deuxième demi-boîte comportant des rapports de vitesse impairs, chaque rapport de vitesse comporte un premier pignon, lié solidairement à un des deux arbres primaires de la boîte de vitesses, ledit premier pignon étant engrené par un deuxième pignon monté libre sur un arbre secondaire et rendu solidaire au moyen d'un synchroniseur, - on détermine une variation de la vitesse de l'arbre primaire sollicité pour la synchronisation du rapport final, - lorsque la vitesse de l'arbre primaire augmente alors on sollicite séquentiellement et de manière décroissante, dès la fin du passage du rapport de vitesse engagé, un ou plusieurs synchroniseurs de rapports supérieurs au rapport de vitesse final souhaité de la demi-boite , lorsque la vitesse de l'arbre primaire diminue alors on sollicite séquentiellement et de manière croissante, dès la fin du passage du rapport de vitesse engagé, un ou plusieurs synchroniseurs de rapports inférieurs au rapport de vitesse final souhaité de la demi-boîte. L'invention comporte également l'une quelconque des caractéristiques suivantes : - la vitesse de cet arbre primaire a atteint le seuil prédéfini alors, on sollicite le synchroniseur du rapport final souhaité, on engage le rapport final souhaité puis on dégage le rapport initial, - la sollicitation d'un ou plusieurs synchroniseurs séquentiellement de rapport plus élevé de la demi-boîte comportant le rapport de vitesse souhaité s'effectue durant la première partie d'une phase de synchronisation du rapport souhaité. - la sollicitation d'un ou plusieurs synchroniseurs séquentiellement de rapport plus faible de la demi-boîte comportant le rapport de vitesse souhaité s'effectue durant la première partie d'une phase de synchronisation du rapport souhaité. L'invention concerne également une boîte de vitesses à double 15 embrayage d'un véhicule automobile comportant : - un premier embrayage, entraînant un premier arbre primaire creux et un second embrayage, juxtaposé au premier, entraînant un deuxième arbre primaire plein, passant à l'intérieur de l'arbre primaire creux, - les arbres primaires étant couplés chacun aux arbres secondaires 20 par l'intermédiaire de rapports de vitesse, - ces rapports de vitesse étant répartis en deux demi-boîte, une première demi-boîte comporte des rapports de vitesse pairs et une deuxième demi-boîte comporte des rapports de vitesse impairs, - un rapport de vitesse comportant un premier pignon, lié 25 solidairement à un arbre primaire, engrené par un deuxième pignon monté libre en rotation sur un arbre secondaire et rendu solidaire de cet arbre au moyen de boîte à crabots, caractérisé en ce qu'elle comporte des moyens de sollicitation d'un synchroniseur en fonction d'une variation de la vitesse de l'arbre primaire 30 selon l'une quelconque des caractéristiques précédentes L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Celles-ci ne sont présentées qu'à titre illustratif mais nullement limitatif de l'invention. Les figures montrent : 35 - Figure 1 : une représentation schématique d'une boîte de vitesses à double embrayage selon l'invention ; - Figure 2 : un diagramme fonctionnel du procédé selon l'invention ; La figure 1 montre une boîte 1 de vitesses, recevant le mouvement d'un arbre moteur (non représenté) par l'intermédiaire d'un système 2 à double embrayage. Ce système 2 comporte un premier embrayage 3 entraînant un premier arbre primaire 4 creux. Le système 2 comporte en outre un second embrayage 5 entraînant un deuxième arbre primaire 6 plein passant à l'intérieur de l'arbre primaire 4 creux. Les arbres primaires 4, 6 sont couplés chacun aux arbres secondaires 7, 8 et transmettent un mouvement de rotation par l'intermédiaire de rapport de vitesse. Dans ce mode de réalisation, on distingue un premier rapport 11 de l'arbre secondaire 7, appelé par la suite rapport I. Le rapport I comporte un premier pignon 21 lié solidairement à l'arbre 6. Ce pignon 21 est engrené par un deuxième pignon 31 monté libre en rotation sur l'arbre secondaire 7. Un deuxième rapport 12 de l'arbre secondaire 7, est appelé rapport II. Le rapport II comporte un premier pignon 22 lié solidairement à l'arbre 4. Ce pignon 22 est engrené par un deuxième pignon 32 monté libre e rotation sur l'arbre secondaire 7. Un troisième rapport 13 de l'arbre secondaire 8, est appelé rapport III. Le rapport III comporte un premier pignon 23 lié solidairement à l'arbre 6. Ce pignon 23 est engrené par un deuxième pignon 33 monté libre en rotation sur l'arbre secondaire 8. Un quatrième rapport 14 de l'arbre secondaire 8, est appelé rapport IV. Ce rapport IV comporte un premier pignon 24 lié solidairement à l'arbre 4. Ce pignon 24 est engrené par un deuxième pignon 34 monté libre en rotation sur l'arbre secondaire 8. Un cinquième rapport 15 de l'arbre secondaire 7, est appelé rapport V. Ce rapport V comporte un premier pignon 25 lié solidairement à l'arbre 6. Ce pignon 25 est engrené par un deuxième pignon 35 monté libre en rotation sur l'arbre secondaire 7. Un sixième rapport 16 de l'arbre secondaire 7, est appelé rapport VI. Le rapport VI comporte le pignon 24 qui est engrené par un deuxième pignon 36 monté libre en rotation sur l'arbre secondaire 7. Dans un autre mode de réalisation, la boite de vitesse 1 comporte sept rapports de vitesse. Dans un tel cas ce des pignons supplémentaires 35 sont rajoutés dans la demi-boîte contenant les rapports impairs. L'arbre secondaire 8 comporte en outre un rapport 17, appelé par la suite rapport MAR pour marche arrière, dont la particularité est de réaliser un rapport de démultiplication permettant d'inverser le sens de marche de l'arbre secondaire 8 par rapport au sens de rotation du rapport I. Ce rapport MAR comporte un ensemble de pignons (non représentés) faisant office de premier pignon. Ce premier pignon est engrené par un deuxième pignon 37 monté libre en rotation sur l'arbre secondaire 8. Chaque arbre secondaire 7, 8 comporte respectivement un pignon de sortie 38, 39. Ces pignons de sortie 38, 39 sont lié à un système de différentiel (non représenté) permettant de transmettre aux roues motrices du véhicule le mouvement de rotation issue des arbres primaires. Les pignons 31 et 35 montés libres en rotation sur l'arbre secondaire 7 peuvent être rendue solidaire à cet arbre 7, par l'intermédiaire d'un déplacement axial d'un manchon 41 coulissant, comportant à ses extrémités axiales des dispositifs de synchronisation et de crabotage. Les pignons 32 et 36 montés libres en rotation sur l'arbre secondaire 7 peuvent être rendues solidaires à cet arbre 7, par l'intermédiaire d'un déplacement axial d'un manchon 42 coulissant, comportant à ses extrémités axiales des dispositifs de synchronisation et de crabotage. Le pignon 33 montés libres en rotation sur l'arbre secondaire 8 peut être rendue solidaire à cet arbre 8, par l'intermédiaire d'un déplacement axial d'un manchon 43 coulissant, comportant à ses extrémités axiales des dispositifs de synchronisation et de crabotage. Les pignons 34 et 37 montés libres en rotation sur l'arbre secondaire 8 peuvent être rendues solidaires à cet arbre 8, par l'intermédiaire d'un déplacement axial d'un manchon 44 coulissant, comportant à ses extrémités axiales des dispositifs de synchronisation et de crabotage. Chaque crabot est lié en rotation à l'arbre secondaire auquel il est associé et comporte une couronne mobile axialement. Cette couronne comporte des dents sur sa périphérie destinées à entrer en coopération avec des dents des pignons 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37. Le pilotage des embrayages 3, 5 et des manchons 41, 42, 43, 44, pour la sélection des rapports, est commandé par un calculateur électronique 45, au moyen d'actionneurs (non représentés). Ce calculateur 45 comporte une mémoire programme 46 et une mémoire de données 47 connectées à un microprocesseur 48 via un bus de communication 49. Le calculateur 45 est connecté aux différents organes de la boîte de vitesses 1 ci-dessus décrits, par l'intermédiaire d'un autre bus de communication 50. Le calculateur 45 comporte en outre une interface d'entrée/sortie 51, permettant de relier les bus 49 et 50. Les actions menées par le calculateur 45, sont ordonnées par le microprocesseur 48. Le microprocesseur 48 produit, en réponse aux codes instructions enregistrés dans la mémoire programme 46 des ordres destinés aux différents organes de la boîte de vitesses 1. La mémoire programme 46 comporte à cet effet plusieurs zones de programme 60-97, correspondant respectivement à une suite d'étapes. Pour passer à un instant tO d'un rapport initial engagé, à un rapport final à un instant t1, suite à une sollicitation du conducteur ou de manière automatique, le calculateur 45 utilise des algorithmes complexes connus, appelé lois de passages, permettant de connaître le rapport RF final. Ces lois de passages reposent généralement, sur l'interprétation de la volonté du conducteur. Par exemple, sur une forte accélération avec le deuxième rapport engagé, le calculateur 45 prédisposera la demi-boîte de vitesse de rapports impairs sur le troisième rapport. Toutefois, dans l'état de la technique, lorsque le véhicule roule avec le deuxième rapport engagé, la boîte de vitesse à double embrayage doit effectuer un passage du premier au troisième rapport. Si ce passage du premier au troisième rapport est effectué tardivement, il y a un risque au niveau de l'énergie à dissiper dans le synchroniseur du troisième rapport. Cette énergie à dissiper est due à l'écart de régime très important au niveau du synchroniseur. La figure 2 est un exemple d'un diagramme fonctionnel du procédé selon l'invention. Ce procédé a pour but d'éviter l'écart de régime trop important entre le rapport initial et le rapport final. A une étape 60, le calculateur détermine le rapport RI initial et le rapport RF final. Lorsque le calculateur 45 a déterminé le rapport RI initialement engagé, alors il détermine, au moyen de capteurs et de la situation de vie du véhicule, le type de changement de rapport qui suivra. Pour cela, le calculateur 45 utilise des algorithmes complexes connus appelés lois de passage, permettant de connaître le rapport RF final. A une étape 61, le calculateur 45 détermine une variation de la vitesse de l'arbre primaire sollicité pour la synchronisation du rapport final. Si cette variation de vitesse est croissante, alors il s'agit d'un passage de rapport montant et le calculateur exécute une étape 62, sinon il exécute une étape 65. A l'étape 62, le calculateur 45 sollicite séquentiellement et de manière décroissante un ou plusieurs synchroniseurs, de rapport supérieur, de la demi-boîte du rapport RF final souhaité, dès la fin du passage du rapport RI initial. Cette sollicitation d'un ou de plusieurs synchroniseurs de rapport supérieur au rapport RF final souhaité, et appartenant à la même demi-boîte que ce dernier, permet d'effectuer une partie de la phase de synchronisation de ce rapport. Dans un exemple, pour un passage du deuxième au troisième rapport de vitesse, avec une boîte comportant sept rapports selon l'invention, l'étape 62 comporte le séquentiel suivant : - une première phase de synchronisation d'une partie du régime de l'arbre primaire cible avec l'aide du synchroniseur du septième rapport, - une deuxième phase de synchronisation d'une partie du régime de l'arbre primaire cible avec l'aide du synchroniseur du cinquième rapport, - une troisième et dernière phase de synchronisation avec le synchroniseur du troisième rapport, autrement dit, du rapport RF final. A l'étape 63, le calculateur 45 compare la vitesse de l'arbre primaire cible de la synchronisation du rapport RF final avec des seuils prédéfinis. Lorsque la vitesse de l'arbre primaire a atteint le seuil prédéfini, alors le calculateur exécute une étape 64. Sinon, l'étape 62 est réitérée. A l'étape 64, le calculateur exécute une phase de crabotage. Durant cette phase de crabotage, le calculateur 45 pilote le déplacement de la couronne mobile du crabot vers le pignon du rapport RF final et engrène avec lui, de sorte que ce pignon monté libre se lie en rotation à son arbre secondaire respectif. Le rapport RF final est alors engagé et le rapport initial est maintenu permettant ainsi un passage de rapport de vitesse par croisement des embrayages sans rupture de couple. A l'étape 65, le calculateur détermine si la variation de vitesse de l'arbre primaire sollicité pour la synchronisation est décroissante. Dans ce cas, il s'agit d'un passage de rapport descendant et le calculateur exécute une étape 66. A l'étape 66, le calculateur 45 sollicite séquentiellement et de manière croissante un ou plusieurs synchroniseurs, de rapport inférieur, de la demi-boîte du rapport RF final souhaité, dès la fin du passage du rapport RI initial. Cette sollicitation d'un ou de plusieurs synchroniseurs de rapport inférieur au rapport RF final souhaité et appartenant à la même demi-boîte que ce dernier, permet d'effectuer une partie de la phase de synchronisation de ce rapport. A l'étape 67, le calculateur 45 compare la vitesse de l'arbre primaire cible de la synchronisation du rapport RF final avec des seuils prédéfinis. Lorsque la vitesse de l'arbre primaire est inférieure à un seuil prédéfini, alors le calculateur exécute l'étape 64 correspondant à la phase de crabotage. Sinon, l'étape 66 est réitérée. REVENDICATIONS1 û Procédé de commande d'une boîte de vitesses à double embrayage d'un véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte les étapes suivantes : - on détermine un rapport (RI) de vitesse actuellement engagé et un rapport (RF) de vitesse final souhaité, les rapports de vitesse étant répartis en deux demi-boîte de la boîte de vitesses, une première demi-boîte comportant des rapports de vitesse pairs et une deuxième demi-boîte comportant des rapports de vitesse impairs, chaque rapport de vitesse comporte un premier pignon, lié solidairement à un des deux arbres primaires de la boîte de vitesses, ledit premier pignon étant engrené par un deuxième pignon monté libre sur un arbre secondaire et rendu solidaire au moyen d'un synchroniseur, - on détermine une variation de la vitesse de l'arbre primaire sollicité pour la synchronisation du rapport (RF) final, - lorsque la vitesse de l'arbre primaire augmente alors on sollicite séquentiellement et de manière décroissante, dès la fin du passage du rapport (RI) de vitesse engagé, un ou plusieurs synchroniseurs de rapports supérieurs au rapport (RF) de vitesse final souhaité de la demi-boite , lorsque la vitesse de l'arbre primaire diminue alors on sollicite séquentiellement et de manière croissante, dès la fin du passage du rapport (RI) de vitesse engagé, un ou plusieurs synchroniseurs de rapports inférieurs au rapport (RF) de vitesse final souhaité de la demi-boîte. 2 û Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que lorsque la vitesse de cet arbre primaire a atteint le seuil prédéfini alors, on sollicite le synchroniseur du rapport (RF) final souhaité, on engage le rapport (RF) final souhaité puis on dégage le rapport (RI) initial. 3 û Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 2 caractérisé en ce que, la sollicitation d'un ou plusieurs synchroniseurs séquentiellement de rapport plus élevé de la demi-boîte comportant le rapport (RF) de vitesse souhaité s'effectue durant la première partie d'une phase de synchronisation du rapport (RF) souhaité. 4 û Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 à 3 caractérisé en ce que, la sollicitation d'un ou plusieurs synchroniseurs séquentiellement de rapport plus faible de la demi-boîte comportant lerapport (RF) de vitesse souhaité s'effectue durant la première partie d'une phase de synchronisation du rapport (RF) souhaité. û Boîte de vitesses à double embrayage d'un véhicule automobile comportant : 5 - un premier embrayage 3, entraînant un premier arbre primaire 4 creux et un second embrayage 5, juxtaposé au premier, entraînant un deuxième arbre primaire 6 plein, passant à l'intérieur de l'arbre primaire 4 creux, - les arbres primaires 4, 6 étant couplés chacun aux arbres secondaires 7, 8 par l'intermédiaire de rapports de vitesse, - ces rapports de vitesse étant répartis en deux demi-boîte, une première demi-boîte comporte des rapports de vitesse pairs et une deuxième demi-boîte comporte des rapports de vitesse impairs, - un rapport de vitesse comportant un premier pignon, lié solidairement à un arbre primaire, engrené par un deuxième pignon monté libre en rotation sur un arbre secondaire et rendu solidaire de cet arbre au moyen de boîte à crabots, caractérisé en ce qu'elle comporte des moyens de sollicitation d'un synchroniseur en fonction d'une variation de la vitesse de l'arbre primaire selon l'une des revendications précédentes.