Brevet FR2971550A1 — publié le 20120817

DISPOSITIF DE TRANSMISSION DE PUISSANCE INTÉGRANT UN CONVERTISSEUR DE COUPLE ET PROCÉDÉ DE PILOTAGE D'UN TEL DISPOSITIF L'invention concerne un dispositif de transmission de puissance intégrant un convertisseur de couple et un procédé de pilotage d'un tel dispositif. L'invention est particulièrement, mais non exclusivement adaptée à la commande d'un groupe motopropulseur à combustion interne, essence ou diesel, d'un véhicule, notamment automobile, comportant une transmission à boîte automatique. L'invention vise à améliorer le confort des passagers et à limiter la sollicitation des organes de transmission d'un tel véhicule dans des situations d'accélération faisant suite à une décélération. Les véhicules à boîte de vitesses automatique sont généralement pourvus d'une boîte à trains d'engrenages épicycloïdaux couplés au groupe motopropulseur par un convertisseur de couple. Le convertisseur de couple est un accouplement hydraulique particulier permettant de transmettre une puissance selon un mouvement de rotation entre un arbre moteur, entraîné par le groupe motopropulseur, et un organe récepteur. Cet accouplement hydraulique particulier est connu de l'art antérieur et seules ses caractéristiques essentielles en regard du contexte de l'invention sont décrites ci-après. Le convertisseur de couple joue le rôle d'un d'embrayage entre l'arbre moteur et le récepteur, permettant la transmission du couple même lorsque les vitesses des deux sont différentes. Une telle situation se produit, notamment, lorsque le récepteur est soumis à une charge et que l'arbre moteur est accéléré. De manière connue de l'art antérieur, un convertisseur de couple comprend, comme pour un accouplement hydraulique, un organe, dit pompe, lié en rotation à l'arbre moteur et un organe, dit turbine, lié en rotation au récepteur. L'ensemble est contenu dans un carter étanche rempli de fluide hydraulique. La rotation de l'arbre moteur entraîne la pompe qui, par effet centrifuge, éjecte le fluide hydraulique vers la turbine, laquelle est ainsi entraînée en rotation. L'arbre moteur et l'arbre récepteur sont ainsi liés par l'action du fluide, lequel autorise un glissement relatif ou une différence de vitesse entre les deux, ce glissement étant compensé par le laminage et l'échauffement du fluide. Ainsi, ce dispositif, dans son mode transmission hydraulique, permet une transmission progressive du couple et du mouvement d'entraînement. Le convertisseur de couple comprend en outre un organe, dit stator, qui réoriente une partie du flux de fluide arrivant sur la turbine vers la pompe, pompe dont la vitesse de rotation est imposée par l'arbre moteur. Ce surcroît de flux augmente la pression du fluide dans la pompe et accroît le couple transmis à la turbine. Ainsi, le couple transmis par le convertisseur de couple est : - maximum et supérieur au couple transmis par l'arbre moteur lorsque la turbine est immobile par rapport à la pompe, le convertisseur de couple se comportant alors à la manière d'un réducteur mécanique ; - égal au couple transmis par l'arbre moteur lorsque la vitesse de la turbine est proche ou égale à celle de la pompe ; - décroissant lorsque les vitesses relatives de la pompe et de la turbine évoluent entre ces valeurs ; - égal au couple résistant sur l'arbre moteur lorsque la vitesse de rotation de la turbine est supérieure à celle de l'arbre moteur. Ces caractéristiques sont particulièrement appréciables pour une transmission comprenant une boîte de vitesses automatique. Un inconvénient se produit cependant lorsqu'il est demandé à l'arbre moteur d'accélérer suite à une décélération. Au cours de la décélération le moteur impose un couple résistant relativement faible. Au moment de la ré-accélération la vitesse de rotation de l'arbre moteur croît et, dans un premier temps, reste inférieure à celle du récepteur soumis à une charge telle que son inertie ou un couple résistant extérieur. Dans cette configuration de vitesses, le convertisseur de couple ne multiplie pas le couple transmis et, plus particulièrement si le groupe motopropulseur est un moteur à combustion interne, le couple délivré, au moins en début d'accélération, est relativement faible jusqu'à ce que ledit moteur atteigne un régime favorable. Du fait des possibilités de glissement autorisées par le convertisseur de couple, qui joue alors un rôle analogue à celui d'un embrayage, la synchronisation des vitesses de rotation de la pompe et de la turbine est rapidement atteinte par l'accélération de l'arbre moteur. Puis, en continuant l'accélération, la vitesse de rotation de la pompe devient supérieure à celle de la turbine. Le stator du convertisseur de couple produit alors son effet multipliant ledit couple moteur, alors que le groupe motopropulseur s'approche également des conditions de régime délivrant un couple ou une puissance élevés. Ainsi, le couple transmis évolue de manière très importante sur une plage de vitesse de rotation très étroite autour de la vitesse où la synchronisation est atteinte ce qui produit une sensation de choc dans le véhicule et une sursollicitation des organes mécaniques de la transmission. Pour résoudre ces inconvénients de l'art antérieur, la demande de brevet FR A 2 881 795 propose un procédé consistant à piloter de manière asservie le régime moteur de sorte à imposer un profil d'accélération optimale en fonction de diverses circonstances. Si cette méthode est efficace, elle présente cependant l'inconvénient d'imposer les profils d'accélération au conducteur et de toujours représenter un compromis entre la sensation de choc et le brio du véhicule ressenti par ledit conducteur. Or, le compromis acceptable varie en fonction du conducteur, du véhicule, des circonstances de conduites et de nombreux autres paramètres. Afin de résoudre les inconvénients de l'art antérieur, l'invention propose un dispositif de transmission de puissance selon un mouvement de rotation entre un groupe motopropulseur et un récepteur, ladite transmission comportant un convertisseur de couple comprenant une pompe et une turbine, ledit dispositif comprenant : a. des moyens pour mesurer la vitesse de rotation de la turbine du convertisseur de couple ; b. des moyens pour mesurer la vitesse de rotation de la pompe du convertisseur de couple ; c. des moyens aptes à générer un signal, dit de commande, lorsque la vitesse de rotation initialement inférieure de la pompe devient supérieure à celle de la turbine. Ainsi, le dispositif est extrêmement simple et robuste et peut faire partie intégrante du convertisseur de couple. Il peut être facilement installé dans une transmission de puissance existante. Le signal émis est un signal binaire, pour un fonctionnement en boucle ouverte. L'invention concerne également un procédé mettant en oeuvre le dispositif objet de l'invention pour le pilotage d'un groupe motopropulseur, lequel procédé comprend une étape consistant à piloter le groupe motopropulseur de sorte à annuler le couple produit par celui-ci lorsque le signal commande est actif. Ainsi, la coopération du dispositif et de son procédé de mise en oeuvre permet d'annuler le couple moteur au moment du passage critique de synchronisation des vitesses de la pompe et de la turbine. L'invention peut être mise en oeuvre selon les modes de réalisation avantageux exposés ci-après, lesquels peuvent être considérés individuellement ou selon toute combinaison techniquement opérante. Avantageusement, le dispositif objet de l'invention comprend des moyens pour ajuster un ratio seuil k, entre la vitesse de rotation de la pompe et celle de la turbine au-delà duquel le signal de commande est activé. Ainsi, le comportement peut être ajusté facilement selon les performances du groupe motopropulseur. Selon un mode de réalisation particulier du procédé, adapté au cas où le groupe motopropulseur est un moteur à pistons, le pilotage de l'annulation du couple est réalisé lors du passage au point mort haut de l'un des pistons. Ainsi, le pilotage de l'annulation du couple suit la décroissance dudit couple relative au cycle normal du moteur, évitant ainsi tout phénomène de choc lors du croisement des vitesses de la pompe et de la turbine. Avantageusement, le procédé objet de l'invention est mis en oeuvre tel que le signal de commande est activé lorsque la vitesse de rotation de la pompe est dans un ratio supérieur ou égal à k par rapport à la vitesse de rotation de la turbine, k étant inférieur ou égal à 1. Ainsi, il est possible d'anticiper légèrement le croisement des vitesses et de lisser plus ou moins le couple lors de ce passage. Avantageusement, k est compris entre 0,9 et 1. L'invention concerne également un véhicule, notamment, automobile comprenant un dispositif selon l'invention, piloté par le procédé objet de l'invention. Un tel véhicule présente, grâce à la combinaison de ces avantages, un très bon compromis entre confort et brio, notamment durant les phases de ré-accélération, pour un coût de réalisation très économique compte tenu de la simplicité du système. L'invention est exposée ci-après selon ses modes de réalisation préférés, nullement limitatifs et en regard des figures 1 à 3 dans lesquelles : - la figure 1 représente de profil et en coupe un schéma de principe d'un convertisseur de couple équipé du dispositif selon un mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 illustre schématiquement un exemple de réalisation du dispositif objet de l'invention dans son ensemble, implanté dans un véhicule automobile et son logigramme de fonctionnement ; - et la figure 3, représente la variation du couple moteur en fonction du temps comparée à la variation des vitesses de l'arbre moteur et de l'arbre récepteur lors de l'accélération d'un véhicule automobile, lorsque celui-ci met en oeuvre ou non le dispositif et le procédé objet de l'invention. Figure 1, selon un exemple de réalisation un convertisseur de couple 100, comprend un organe pompe 111, connecté à l'arbre moteur 110 d'un groupe motopropulseur, par exemple au vilebrequin d'un moteur à pistons. La rotation de l'arbre moteur entraîne la rotation de ladite pompe 111 qui génère un flux fluide 1110 dirigé en sortie de l'aubage de la pompe vers un organe turbine 121, lequel organe turbine est lié en rotation avec un arbre récepteur 120, par exemple l'arbre d'entrée d'une boîte de vitesse. En traversant la turbine 121, le flux fluide 1210 entraîne celle-ci en rotation laquelle transmet ce mouvement de rotation à l'arbre récepteur 120. En sortie de turbine 121, le flux fluide 1210 est dirigé vers un stator 131 qui le conduit à nouveau vers l'aubage de la pompe. Ce stator est lié à un élément fixe par rapport à la pompe 111 et par rapport à la turbine 121, par l'intermédiaire d'un support de stator 132 lié en rotation audit stator par un mécanisme 133 de roue libre. Ce mécanisme de roue libre fait que lorsque la vitesse de rotation de la turbine 121 est nulle, le stator est fixe par rapport à ladite turbine et amplifie la pression de fluide par l'effet hydrodynamique des aubes du stator 131 sur ledit fluide, multipliant ainsi le couple d'entraînement délivré par le moteur. Lorsque la vitesse de rotation de la turbine 121 augmente et se rapproche de celle de la pompe 111, l'angle du fluide à la sortie de la turbine 121 est tel que le stator 131 est entraîné dans le même sens que la turbine 121 et la pompe 111. L'effet multiplicateur de couple est alors inexistant et le convertisseur de couple 100 se comporte comme un accouplement hydraulique. Deux capteurs 112, 122 permettent de mesurer les vitesses de rotation respectivement de l'arbre moteur 110 et de l'arbre récepteur 120. De tels capteurs peuvent être analogiques ou numériques, se fondant sur diverses technologies connues de l'homme du métier. Ils peuvent être avantageusement pré-intégrés au convertisseur de couple. Figure 2, le convertisseur de couple 100 est, selon un exemple de réalisation, lié au vilebrequin 205 d'un groupe motopropulseur 200, par exemple un moteur à pistons à combustion interne. Dans cet exemple de réalisation ledit moteur comprend quatre cylindres 201, 202, 203, 204. Un capteur 211 de point mort haut est placé sur le premier cylindre 201, l'ordre d'allumage étant conventionnellement 1-3-4-2 sur un cycle correspondant à une rotation de 720 ° du vilebrequin 205. La turbine 121 est liée en rotation à l'arbre 120 d'entrée dans une boîte de vitesse 220, laquelle permet de transmettre ledit mouvement de rotation selon des rapports de transmission variables à un essieu 203 portant les roues motrices du véhicule. Les capteurs 112, 122 mesurent en permanence la vitesse de rotation de l'arbre moteur 110, notée corn, et la vitesse de rotation de l'arbre récepteur 120, notée cor, lesquelles vitesses de rotation sont en permanence comparées au cours d'une étape de comparaison 250. Si, au cours d'une étape de détection 260, la vitesse de rotation de la turbine 121 est détectée supérieure à vitesse de rotation de la pompe 111, ce qui se traduit, par exemple, par la relation : com-cor Ainsi, la détermination et le réglage 272 du facteur k, doivent permettre de déclencher le processus de contrôle de couple, par le déclenchement du signal de commande 271, suffisamment tôt pour que l'annulation du couple puisse se produire au moment du croisement et limiter le choc de ré-attelage, mais aussi suffisamment tard, pour que l'annulation du couple ne se traduise pas par une chute sensible de l'accélération du véhicule, l'objectif n'étant que de limiter le phénomène transitoire. Le procédé ayant lieu en boucle ouverte, il est extrêmement sensible et de réaction rapide. Ainsi, la mise en oeuvre de ce procédé ne nécessite pas de dispositif sophistiqué de gestion du moteur, il peut même être facilement adapté sur un dispositif de pilotage existant. Le fonctionnement du dispositif est encore amélioré si l'annulation du couple moteur est réalisée au moment du passage au point mort haut, par exemple du premier cylindre 201. À cette fin, le dispositif objet de l'invention comprend, selon ce mode de réalisation avantageux, un capteur 211 de point mort haut, lequel détecte le passage en ce point du premier cylindre 201, ce passage étant indiqué par la modification de l'état d'une balise logique par exemple de 0 à 1 lorsque ledit point mort haut est détecté. Dans cet exemple de réalisation, le signal 281 de la balise logique pilotée par le capteur 211 de point mort haut, est combiné par un moyen réalisant une fonction logique « ET » avec le signal de commande 271 correspondant au croisement ou à l'imminence du croisement des vitesses. Ainsi, le pilotage 290 de l'annulation du couple moteur est réalisé lorsque le premier cylindre 201 du moteur se trouve au point mort haut. Figure 3, la variation du couple moteur 335, de la vitesse de rotation 312 de l'arbre moteur, ou de la pompe 111, et de la vitesse de rotation 322 de l'arbre récepteur, ou de la turbine 121, sont représentées en fonction du temps 310, pour un premier cas de ré-accélération 320 sans la mise en oeuvre du procédé et du dispositif objets de l'invention, suivi d'un second cas 330 de ré-accélération comprenant la mise en oeuvre du procédé objet de l'invention avec le dispositif adapté, ainsi qu'en fonction de la consigne de couple 325, laquelle consigne traduit la volonté du conducteur notamment par son action sur la pédale d'accélération du véhicule. Dans le premier cas, le ré-attelage, c'est-à-dire le moment 301 où la vitesse de rotation du moteur 312 initialement inférieure à la vitesse de rotation du récepteur 322 rejoint celle-ci, un pic 321 est constaté dans le couple moteur lequel se traduit par un pic d'accélération des vitesses de rotation du moteur 312 et du récepteur 322. Ce pic d'accélération représente un choc, subit par les organes mécaniques et ressenti par les passagers du véhicule. Dans le deuxième cas 330, au moment 302 où les vitesses de rotation du moteur 312 et du récepteur 322 se croisent, le dispositif et le procédé objet de l'invention annulent très ponctuellement le couple moteur ce qui a pour conséquence, en combinaison avec l'inertie de la chaîne de transmission, de supprimer le filtrer le pic d'accélération 331 ci au moment du croisement des vitesses. Le croisement des vitesses effectué le couple moteur est à nouveau réinstallé, et le couple réel 335 tend à nouveau vers la consigne de couple 325. L'annulation du couple est extrêmement brève, ce qu'autorise le fonctionnement en boucle ouverte, de sorte que le conducteur n'en ressent aucune conséquence sur le brio du véhicule, bien que le choc de ré-attelage ait été annulé. La description ci-avant illustre clairement que l'invention atteint les objectifs visés, en particulier elle permet par un dispositif simple, de supprimer le choc lors du ré-attelage en phase de ré-accélération d'un véhicule sans conséquence sur le brio de celui-ci. REVENDICATIONS1. 10 2. 15 3. 20 25 4. 5. Dispositif de transmission de puissance selon un mouvement de rotation entre un groupe motopropulseur (200) et un récepteur (120, 220), ladite transmission comportant un convertisseur de couple (100) comprenant une pompe (111) et une turbine (121), caractérisé en ce que ledit dispositif comprend : a. des moyens (122) pour mesurer la vitesse de rotation (322) de la turbine (121) du convertisseur de couple (100) ; b. des moyens (112) pour mesurer la vitesse de rotation (312) de la pompe (111) du convertisseur de couple (100) ; c. des moyens aptes à activer un signal (271), dit de commande, lorsque la vitesse de rotation (312), initialement inférieure, de la pompe (111) devient supérieure à celle (322) de la turbine (121). Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens (272) pour ajuster un ratio seuil k, entre la vitesse de rotation (312) de la pompe (111) et de la vitesse de rotation (322) turbine (121) au-delà duquel le signal (270) de commande est activé. Procédé mettant en oeuvre un dispositif selon la revendication 1, pour le pilotage d'un groupe motopropulseur (200), lequel procédé comprend une étape (290) consistant à piloter le groupe motopropulseur (200) de sorte à annuler le couple (335) produit par celui-ci lorsque le signal (271) commande est actif. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le groupe motopropulseur (200) est un moteur à pistons et que pilotage (290) de l'annulation du couple est réalisé lors du passage (281) au point mort haut d'un desdits pistons. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que le signal(271) de commande est activé lorsque la vitesse de rotation (312) de la pompe (111) est dans un ratio supérieur ou égal à k par rapport à la vitesse de rotation (322) de la turbine (121), k étant inférieur ou égal à1. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce k est compris entre 0,9 et1. 7. Véhicule, notamment automobile, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif selon la revendication 1, piloté selon le procédé de la revendication 3.