Brevet FR2974333A1 — publié le 20121026

PROCEDE ET DISPOSITIF DE COMPENSATION D'INTERRUPTION DE COUPLE FOURNI PAR UN GROUPE MOTOPROPULSEUR [1] DOMAINE TECHNIQUE DE L'INVENTION [2] La présente invention se rapporte à un procédé et à un dispositif de compensation d'interruption de couple fourni par un groupe motopropulseur (GMP). Le domaine technique de l'invention est, d'une façon 10 générale, celui des GMP de véhicules de type automobile. Plus particulièrement, l'invention concerne la compensation d'interruption de couple fourni par un GMP d'un véhicule automobile lors d'un changement de rapport sur une boîte de vitesse mécanique pilotée (BVMP). [3] ARRIERE PLAN TECHNOLOGIQUE DE L'INVENTION 15 [04] Pour rappel, lors d'un changement de rapport de boîte de vitesses, l'embrayage s'ouvre afin de permettre le mouvement des baladeurs sans effort ni dommage pour les crabots. Il en résulte donc une annulation du couple sur les roues motrices. Or, l'annulation du couple fourni par le GMP a pour conséquence un tangage du véhicule automobile. Même avec les 20 récentes boîtes de vitesses de type MAP/MAP+ (Mécanique Auto Pilotée) ou MCP (Mécanique Compacte Pilotée), le changement de rapport représente un désagrément de conduite pour le conducteur. [5] Dans l'état de la technique, on connaît l'enseignement des documents EP1824699, US2009036248, WO06126876, US2010141024 et 25 FR2907409. [6] Le document EP1824699 divulgue un véhicule comportant un seul essieu moteur, un différentiel, une transmission de couple d'un moteur thermique aux roues et une boîte de vitesse qui n'est pas en série entre ledit moteur et ledit différentiel. 30 [07] Le document US2009036248 divulgue un dispositif de récupération d'énergie par freinage. Pour ce faire, un moteur thermique est5 lié à un arbre moteur qui est relié à un différentiel par un arbre et une transmission classiques. Une transmission hydraulique est couplée à l'arbre moteur et peut être associée au moteur thermique. Les couples transmis par le moteur thermique et la transmission hydraulique s'additionnent. Les couplages réalisés servent à récupérer l'énergie et non à compenser une perte de couple. [08] Le document US2010141024, comme le document US2009036248, divulgue un dispositif pour récupérer de l'énergie lors du freinage. [09] Le document WO06126876 divulgue un dispositif pour améliorer les changements de rapport de boîte de vitesses avec un système de roue libre et un train épicycloïdal qui est mis en parallèle de l'embrayage et en série avec la boîte de vitesses, entre le moteur thermique et le différentiel. [10] Le document FR2907409 divulgue un procédé de compensation de couple lors d'un changement de rapport de boîte de vitesses d'un véhicule hybride comportant une source motrice de technologie différente sur chacun de ses deux essieux. [11] Actuellement, seuls les véhicules hybrides à quatre roues motrices permettent, pendant un changement de rapport, une réelle compensation de l'annulation de couple sur l'essieu qui est entraîné thermiquement par une hausse du couple sur l'autre essieu qui est entraîné électriquement. [12] Dans l'art antérieur, pour les véhicules à GMP totalement thermique et équipés d'une BVMP, aucun dispositif n'existe pour compenser véritablement l'annulation de couple lors des changements de rapport. [13] DESCRIPTION GENERALE DE L'INVENTION [14] L'invention propose d'éviter une annulation de couple aux roues sur au moins un essieu propulsif d'un véhicule disposant d'un GMP équipé d'une BVMP. Dans un exemple préféré de mise en oeuvre de l'invention, on 30 associe un circuit hydraulique à un GMP classique, c'est-à-dire un GMP25 comportant deux roues motrices. Dans une variante, on associe ledit circuit hydraulique à un GMP hybride ou à quatre roues motrices. Dans le cas du véhicule à GMP hybride, l'intérêt est de ne plus solliciter le GMP électrique pour les compensations et donc de réduire la consommation globale d'énergie dudit véhicule. [015] L'invention a donc pour objet un procédé de compensation d'interruption de couple fourni par un groupe motopropulseur d'un véhicule de type automobile, ledit véhicule comportant - ledit groupe motopropulseur qui est destiné à produire un effort longitudinal sur la caisse dudit véhicule dans la direction du mouvement dudit véhicule, et qui comporte un train avant et/ou arrière, un moteur thermique couplé à une boîte de vitesses mécanique pilotée et destinée à transmettre audit train un couple moteur pour différents rapports de démultiplication de ladite boîte de vitesses, ladite boîte provoquant une interruption du couple moteur lors d'un changement de rapport de démultiplication de ladite boîte, - un circuit hydraulique couplé mécaniquement audit moteur et audit train avant et/ou arrière, caractérisé en ce que - lors dudit changement de rapport sur ladite boîte de vitesses, on compense ladite interruption de couple par un couple fourni par ledit circuit hydraulique et appliqué sur ledit train avant et /ou arrière. [16] Grâce à ces dispositions, le tangage du véhicule est minimisé et le confort ainsi que l'agrément du conducteur sont améliorés. [17] Selon des caractéristiques particulières, le changement du rapport de démultiplication de la boîte de vitesses est détecté - suite à une action du conducteur du véhicule sur au moins un organe de commande du véhicule tel qu'un levier de vitesses ou des palettes au volant, ou - lorsqu'un système de pilotage/gestion de la BVMP émet une requête 30 de changement de rapport. [18] Selon des caractéristiques particulières, la détection du changement du rapport de démultiplication de la boîte de vitesses entraîne une diminution progressive du couple moteur fourni au niveau du train avant et/ou arrière par le moteur thermique simultanément à une augmentation progressive du couple fourni par le circuit hydraulique de façon à ce que l'effort longitudinal sur la caisse du véhicule reste constant au cours des variations de couples. [19] Grâce à ces dispositions, lors d'un changement de rapport, on a une prestation d'agrément qui s'approche au plus près de celle d'une boîte de vitesses automatique utilisant un convertisseur de couple et deux à trois trains épicycloïdaux. [20] Selon des caractéristiques particulières, lorsqu'un nouveau rapport de démultiplication de la boîte de vitesses est engagé, on augmente progressivement le couple fourni par le moteur thermique au niveau du train avant et/ou arrière, et, simultanément, on diminue progressivement le couple fourni par le circuit hydraulique au niveau dudit train de façon à ce que, à la fin de cette étape, l'effort longitudinal reste constant au cours des variations de couples. [21] Grâce à ces dispositions, on fluidifie le roulage du véhicule sans dégrader l'embrayage de la boîte de vitesses car l'énergie provenant du moteur thermique transite par le circuit hydraulique et le moteur hydraulique fait avancer le véhicule à très basse vitesse. On maîtrise à la fois la variation de la cylindrée du moteur hydraulique et le débit de la pompe hydraulique par modification du régime du moteur thermique et ce avec des modifications simples et peu coûteuses du calculateur de contrôle du véhicule. [22] L'invention a également pour objet un dispositif de compensation d'interruption de couple fourni par un groupe motopropulseur d'un véhicule de type automobile, ledit véhicule comportant - ledit groupe motopropulseur qui est destiné à produire un effort longitudinal sur la caisse dudit véhicule dans la direction du mouvement dudit véhicule, et qui comporte un train avant et/ou arrière, un moteur thermique couplé à une boîte de vitesses mécanique pilotée et destinée à transmettre audit train un couple moteur pour différents rapports de démultiplication de ladite boîte de vitesses, ladite boîte provoquant une interruption du couple moteur lors d'un changement de rapport de démultiplication de ladite boîte, caractérisé en ce que - ledit dispositif comporte un circuit hydraulique couplé mécaniquement audit moteur et audit train avant et/ou arrière, - lors dudit changement de rapport sur ladite boîte de vitesses, ledit circuit hydraulique est adapté à fournir et à appliquer sur ledit train avant et/ou arrière un couple compensant ladite interruption de couple. [023] Grâce à ces dispositions, en utilisant des boîtes de vitesses mécaniques pilotées, le procédé de fabrication du dispositif est complètement maitrisé et les coûts de fabrication sont donc contenus. [24] Selon des caractéristiques particulières, le circuit hydraulique comporte une pompe hydraulique liée au moteur thermique, une valve anti- retour, un limiteur de pression, un capteur de pression, un accumulateur hydraulique, un distributeur hydraulique, un moteur hydraulique à cylindrée variable lié mécaniquement à un différentiel du groupe motopropulseur. [25] Grâce à ces dispositions, lors d'un changement de rapport, l'accumulateur qui a été chargé par la pompe hydraulique liée au moteur thermique et/ou par le moteur hydraulique lié au différentiel, car potentiellement réversible, peut restituer l'énergie stockée précédemment, cette restitution s'arrêtant lorsque le changement de rapport et que la fermeture de l'embrayage est effective. [26] Selon des caractéristiques particulières, avec un accumulateur de 3,4 litres et une pression de 350 bar, le circuit hydraulique fournit un couple de compensation de 2000Nm pendant environ deux secondes au train avant et/ou arrière lorsque le véhicule roule à une vitesse d'environ 35km/h. [27] Selon des caractéristiques particulières, avec un accumulateur de 1,7 litres et une pression de 700 bar, le circuit hydraulique fournit un couple de compensation de 2000Nm pendant environ deux secondes au train avant et/ou arrière lorsque le véhicule roule à une vitesse d'environ 35km/h. [28] Grâce à ces dispositions, l'accumulateur présente un faible encombrement. [29] Selon des caractéristiques particulières, - la liaison mécanique entre le moteur hydraulique et le différentiel est 5 un engrenage, - le coefficient de variation de la cylindrée du moteur hydraulique est compris entre 0,1 et 1. [30] Les inventeurs ont déterminé que ces dispositions étaient optimales. 10 [031] L'invention a également pour objet un véhicule de type automobile caractérisé en ce qu'il comporte un tel dispositif. [032] Les avantages, buts et caractéristiques particuliers de ce véhicule étant similaires à ceux du procédé et du dispositif objets de la présente invention, ne sont pas rappelés ici. 15 [033] L'invention et ses différentes applications seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. [34] BREVE DESCRIPTION DES FIGURES [35] Celles-ci ne sont présentées qu'à titre indicatif et nullement limitatif 20 de l'invention. Les figures montrent : - figure 1 : une représentation schématique d'une vue d'ensemble d'un mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention ; - figure 2 : une représentation graphique de variations de couples au cours du temps obtenues grâce à un procédé selon l'invention ; 25 - figure 3 : une représentation graphique de variations de position d'embrayage au cours du temps obtenues grâce au procédé selon l'invention ; - figure 4 : une représentation, sous forme d'un logigramme, des étapes de mise en oeuvre du procédé selon l'invention. [036] Dans ces figures, les éléments identiques conservent les mêmes références. [037] DESCRIPTION DETAILLEE DES FORMES DE REALISATION PREFEREES DE L'INVENTION [38] La figure 1 représente, de façon schématique, une vue d'ensemble d'un mode de réalisation d'un dispositif selon l'invention. [39] Le dispositif selon l'invention est adapté à compenser des interruptions de couple fourni par un groupe motopropulseur GMP d'un véhicule de type automobile. [40] Dans l'exemple, le GMP est destiné à produire un effort longitudinal sur la caisse dudit véhicule dans la direction du mouvement dudit véhicule. Le GMP comporte un train avant 24 supportant deux roues motrices 25 et 26, un moteur thermique 14 couplé à une boîte de vitesses mécanique pilotée BVMP et destinée à transmettre audit train, via un différentiel 11, un couple moteur pour différents rapports de démultiplication de ladite boîte BVMP. La boîte BVMP provoque une interruption du couple moteur lors de ses changements de rapport de démultiplication. Le GMP comporte en outre, entre la boîte BVMP et le moteur thermique 14, un embrayage classique 13. [41] Le dispositif selon l'invention comporte un circuit hydraulique 23 couplé mécaniquement au train avant 24. Lors dudit changement de rapport sur la boîte BVMP, le circuit hydraulique 23 fournit et applique sur le train avant 24 un couple compensant ladite interruption de couple. [42] Dans une première variante, le véhicule est un véhicule dit « à propulsion » qui comporte un GMP ayant un train arrière sur lequel le moteur thermique et le circuit hydraulique transmettent chacun leur couple. [43] Dans une deuxième variante, le véhicule est un véhicule à quatre 30 roues motrices qui comporte un GMP thermique ayant un train avant et un train arrière sur lesquels le moteur thermique et le circuit hydraulique transmettent chacun leur couple. [44] Dans une troisième variante, le véhicule est un véhicule à quatre roues motrices qui comporte un GMP thermique ayant un train avant et un GMP électrique ayant un train arrière. [45] Typiquement, le circuit hydraulique 23 comporte une pompe hydraulique 16 liée au moteur thermique 14 par un système de couplage 15 du GMP, une valve anti-retour 17, un limiteur de pression 18, un capteur de pression 19, un accumulateur hydraulique 20, un distributeur hydraulique 21, un moteur hydraulique 22 à cylindrée variable lié mécaniquement au différentiel 11 du GMP. Préférentiellement, la liaison mécanique entre le moteur hydraulique 22 et le différentiel 11 est un engrenage et le coefficient de variation de la cylindrée du moteur hydraulique 22 est compris entre 0,1 et 1. [046] De préférence, le circuit hydraulique 23 est adapté à fournir un couple de compensation de 2000Nm pendant environ deux secondes au train avant 24 lorsque le véhicule roule à une vitesse d'environ 35km/h. [47] Dans un premier mode de réalisation du dispositif selon l'invention, l'accumulateur 20 présente un volume de 3,4 litres et le circuit hydraulique 23 20 est à une pression de 350 bar [48] Dans un deuxième mode de réalisation du dispositif selon l'invention, l'accumulateur 20 présente un volume de 1,7 litres et le circuit hydraulique 23 est à une pression de 700 bar. [49] La figure 2 représente, de façon graphique, des variations de 25 couples au cours du temps obtenues grâce à un procédé 40 selon l'invention, la figure 3 représente, de façon graphique, des variations de position de l'embrayage au cours du temps obtenues grâce audit procédé et la figure 4 représente, sous forme d'un logigramme, des étapes de mise en oeuvre dudit procédé. 30 [050] Sur la figure 2, le global appliqué aux roues 25 et 26 est représenté par la courbe 32 et correspond à la somme du couple issu du moteur thermique 14 représenté par la courbe 30 et du couple issue du circuit hydraulique 23 représenté par la courbe 31. [51] Le procédé 40 de compensation d'interruption du couple 30 fourni par le GMP du véhicule consiste à, lors du changement de rapport sur la boîte BVMP, compenser ladite interruption de couple par un couple fourni par ledit circuit hydraulique et appliqué sur ledit train avant et /ou arrière. [52] Pour réaliser cette compensation, le procédé 40 comporte des étapes dans lesquelles - le changement du rapport de démultiplication de la boîte BVMP est détecté 42, à un instant Ti, suite à une action 41 du conducteur sur au moins un organe de commande du véhicule, typiquement le levier de vitesses ou les palettes au volant, ou lorsqu'un système de pilotage/gestion de la BVMP émet une requête de changement de rapport. - la détection 42 du changement du rapport de démultiplication de la boîte BVMP entraîne une diminution progressive 43 du couple moteur 30 fourni au niveau du train avant simultanément à une augmentation progressive 44 du couple hydraulique 31 de façon à ce que l'effort longitudinal sur la caisse du véhicule reste constant au cours des variations de couples, - on atteint 45, à un instant T2, un couple moteur 30 nul et un couple hydraulique 31 prédéterminé correspondant au couple global 32, - lorsqu'un nouveau rapport de démultiplication de la boîte de vitesses BVMP est engagé 46, à un instant T3, on augmente progressivement 47 le couple moteur 30 et, simultanément, on diminue progressivement 48 le couple hydraulique 31 - on atteint 49, à un instant T4, un couple hydraulique 31 nul et un couple moteur 30 prédéterminé correspondant au couple global 32. [053] Autrement dit, lorsque l'embrayage 13 glisse ou s'ouvre lors du changement de rapport, le circuit hydraulique 23 donne du couple 31 aux roues 25 et 26 afin que le couple 32 global soit constant. Afin de faire varier facilement le couple de compensation 31 sans modifier la pression dans le circuit hydraulique, la cylindrée du moteur hydraulique 22 est pilotée tout au long du changement de rapport. [54] Le distributeur 21 est utilisé afin d'avoir la possibilité de mettre une différence de pression nulle au borne du moteur hydraulique 22. Cela a pour conséquence une réduction des pertes lorsque le système n'est pas utilisé. Dans cette même optique, la pompe hydraulique 16 est débrayable du moteur thermique 14 grâce au système de couplage 15 dédié à cette fonction. Le limiteur de pression 18 est utilisé afin d'avoir une pression maximale de, par exemple, 350 bar. [55] Le capteur de pression 19 est situé sur le circuit hydraulique 23 afin de connaître en permanence la pression dudit circuit, ce qui permet de raccoupler la pompe hydraulique 16 si la pression dans le circuit hydraulique 23 est trop faible. De même, la majorité des moteurs hydrauliques étant aussi des pompes hydrauliques réversibles, il est donc faisable lors des phases de décélération du véhicule de recharger l'accumulateur 20 grâce au moteur hydraulique 22. [56] La valve anti-retour 17 permet d'éviter que l'huile ne puisse passer de l'accumulateur 20 à la pompe hydraulique 16 lorsque celle-ci est désaccouplée du moteur thermique 14 par l'intermédiaire du système de couplage 15. REVENDICATIONS1 - Procédé (40) de compensation d'interruption de couple (30) fourni par un groupe motopropulseur (GMP) d'un véhicule de type automobile, ledit véhicule comportant - ledit groupe motopropulseur qui est destiné à produire un effort longitudinal sur la caisse dudit véhicule dans la direction du mouvement dudit véhicule, et qui comporte un train avant (24) et/ou arrière, un moteur thermique (14) couplé à une boîte de vitesses mécanique pilotée (BVMP) et destinée à transmettre audit train un couple moteur pour différents rapports de démultiplication de ladite boîte de vitesses, ladite boîte provoquant une interruption du couple moteur lors d'un changement de rapport de démultiplication de ladite boîte, - un circuit hydraulique (23) couplé mécaniquement audit moteur (14) et audit train avant (24) et/ou arrière, caractérisé en ce que - lors dudit changement de rapport sur ladite boîte de vitesses, on compense ladite interruption de couple par un couple (31) fourni par ledit circuit hydraulique et appliqué sur ledit train avant (24) et /ou arrière. 2 - Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le changement du rapport de démultiplication de la boîte de vitesses est détecté (Ti ; 42) - suite à une action (41) du conducteur du véhicule sur au moins un organe de commande du véhicule tel qu'un levier de vitesses ou des palettes au volant, ou - lorsqu'un système de pilotage/gestion de la BVMP émet une requête de changement de rapport. 3 - Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que - la détection (Ti ; 42) du changement du rapport de démultiplication de la boîte de vitesses entraîne une diminution progressive (43) du couple moteur (30) fourni au niveau du train avant et/ou arrière par le moteur thermique simultanément à une augmentation progressive (44) du couple (31) fourni par le circuit hydraulique de façon à ce que l'effort longitudinal sur la caisse du véhicule reste constant au cours des variations de couples. 4 - Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que - lorsqu'un nouveau rapport de démultiplication de la boîte de vitesses est engagé (T3 ; 46), on augmente progressivement (47) le couple (30) fourni par le moteur thermique au niveau du train avant et/ou arrière, et, simultanément, on diminue progressivement (48) le couple (31) fourni par le circuit hydraulique au niveau dudit train de façon à ce que, à la fin (T4 ; 49) de cette étape (47 ; 48) , l'effort longitudinal reste constant au cours des variations de couples. 5 - Dispositif de compensation d'interruption de couple (30) fourni par un groupe motopropulseur (GMP) d'un véhicule de type automobile, ledit véhicule comportant - ledit groupe motopropulseur qui est destiné à produire un effort longitudinal sur la caisse dudit véhicule dans la direction du mouvement dudit véhicule, et qui comporte un train avant (24) et/ou arrière, un moteur thermique (14) couplé à une boîte de vitesses mécanique pilotée (BVMP) et destinée à transmettre audit train un couple moteur pour différents rapports de démultiplication de ladite boîte de vitesses, ladite boîte provoquant une interruption du couple moteur lors d'un changement de rapport de démultiplication de ladite boîte, caractérisé en ce que - ledit dispositif comporte un circuit hydraulique (23) couplé mécaniquement audit moteur (14) et audit train avant (24) et/ou arrière, - lors dudit changement de rapport sur ladite boîte de vitesses, ledit circuit hydraulique est adapté à fournir et à appliquer sur ledit train avant (24) et/ou arrière un couple (31) compensant ladite interruption de couple. 6 - Dispositif selon la revendication 5, caractérisé en ce que - le circuit hydraulique comporte une pompe hydraulique (16) liée au moteur thermique, une valve anti-retour (17), un limiteur de pression (18), un capteur de pression (19), un accumulateur hydraulique (20), un distributeur hydraulique (21), un moteur hydraulique (22) à cylindrée variable lié mécaniquement à un différentiel (11) du groupe motopropulseur. 7 - Dispositif selon l'une des revendications 5 à 6, caractérisé en ce que - avec un accumulateur de 3,4 litres et une pression de 350 bar, lecircuit hydraulique fournit un couple de compensation de 2000Nm pendant environ deux secondes au train avant et/ou arrière lorsque le véhicule roule à une vitesse d'environ 35km/h. 8 - Dispositif selon l'une des revendications 5 à 6, caractérisé en ce 5 que - avec un accumulateur de 1,7 litres et une pression de 700 bar, le circuit hydraulique fournit un couple de compensation de 2000Nm pendant environ deux secondes au train avant et/ou arrière lorsque le véhicule roule à une vitesse d'environ 35km/h. 10 9 - Dispositif selon l'une des revendications 5 à 8, caractérisé en ce que - la liaison mécanique entre le moteur hydraulique et le différentiel est un engrenage, - le coefficient de variation de la cylindrée du moteur hydraulique est 15 compris entre 0,1 et 1. 10 - Véhicule de type automobile caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif selon l'une des revendications 5 à 9. 20