Brevet FR3004772A1 — publié le 20141024

GROUPE MOTOPROPULSEUR ET PROCEDE DE COMMANDE DE LA BOITE DE VITESSE POUR LE TRAITEMENT DES ACYCLISMES Le domaine de l'invention concerne un groupe motopropulseur de véhicule automobile et un procédé de commande de la boite de vitesses pour le traitement de filtrage des acyclismes du moteur. On connaît des groupes motopropulseurs ayant une boite de vitesses à double embrayage. Ces boites de vitesses comprennent deux arbres primaires de rotation concentriques, chacun couplé d'une part au vilebrequin du moteur en entrée de la boite de vitesses par un embrayage propre, et d'autre part à des jeux de pignons fous/fixes correspondant à des rapports de vitesse. Ainsi, un premier arbre de rotation est dédié aux rapports de vitesses pairs tandis que le deuxième arbre de rotation est dédié aux rapports de vitesse impairs. Des synchroniseurs sélectionnent les pignons fous positionnés sur des arbres secondaires permettant ainsi d'engager et désengager un rapport de vitesse. L'avantage d'une telle boite de vitesses est la rapidité de passage de rapport sans rupture de couple grâce à la possibilité de sélectionner en avance le rapport de vitesse suivant avant l'enclenchement du processus de changement de vitesse. Plus précisément, au roulage lorsque la boite de vitesse est configurée avec un rapport de vitesse lié à un des deux arbres primaires, l'embrayage de cet arbre primaire est fermé. Alors, le deuxième embrayage associé au deuxième arbre primaire est ouvert, ainsi ce deuxième arbre primaire n'est pas en situation de friction permettant de présélectionner un rapport de vitesse du deuxième arbre primaire. Les calculs de présélection sont réalisés grâce à un calculateur embarqué qui évalue en fonction de la situation courante le rapport de vitesse à présélectionner de l'arbre primaire dont l'embrayage n'est pas en situation de friction. Lors du fonctionnement d'un groupe motopropulseur des phénomènes dits de « creeping » en anglais, de bourdonnement, de grenaille et de broutement peuvent se produire et apporter des désagréments à la conduite. La boite de vitesse des groupes motopropulseurs peut également comprendre un volant amortisseur afin de filtrer les vibrations lors du couplage au moment de la fermeture des embrayages. Par exemple, un double volant amortisseur comprend une partie primaire et une partie secondaire. La partie primaire est la pièce rigide liée rigidement au vilebrequin jusqu'au ressort de filtration du double volant amortisseur et la partie secondaire est la partie rigide qui relie rigidement le ressort de filtration jusqu'à l'arbre primaire de la boîte de vitesses. Le broutement est un défaut géométrique sur l'organe de couplage (défaut de coplanéité de la friction et du plateau d'embrayage) ou un désaxage moteur/boîte qui génèrent des vibrations, uniquement lors de la phase de fermeture de l'embrayage. La grenaille est le bruit des pignons fous de la boîte de vitesses qui s'entrechoquent sous l'excitation de l'acyclisme moteur. Pour la faire disparaître il est possible d'améliorer la filtration de l'organe de couplage de la transmission en augmentant l'inertie secondaire, en diminuant la raideur du couplage ou en diminuant l'acyclisme du moteur en limitant son couple maximum. Le « creeping » est le bruit des contacts des pignons menés/menant sous l'excitation de l'acyclisme moteur. Pour la faire disparaître il faut améliorer la filtration de l'organe de couplage en augmentant l'inertie secondaire ou en diminuant la raideur du couplage. La demanderesse a déposé la demande de brevet français ayant le numéro de publication FR2977647 pour le traitement des problèmes de broutement lors du décollage du véhicule. La solution décrite dans ce brevet consiste a engagé simultanément les rapports de vitesse de première et deuxième et de gérer le décollage en jouant sur les ouvertures et fermetures des deux embrayages quand le niveau d'acyclisme dépasse un seuil critique. Cependant, cette solution ne permet pas de traiter les problèmes de bruit des contacts, de bourdonnement et de grenaille qui interviennent lors du roulage, c'est à dire en roulage de faible charge pour le bruit des contacts et en roulage sous charge moteur pour la grenaille de boite de vitesse et pour le bourdonnement. Actuellement, pour augmenter le filtrage de l'acyclisme de l'organe de couplage au titre du phénomène de grenaille et de bruit de boîte de vitesses et de bourdonnement ressenti dans l'habitacle, une solution consiste à ajouter de l'inertie sur la partie secondaire des organes de couplage, c'est à dire la partie secondaire du double volant amortisseur. Cependant, une trop forte inertie secondaire des organes de couplage entraine d'autres problèmes. Plus il y a d'inertie sur l'organe de couplage, plus la prestation démarrage est dégradée, ainsi que la consommation et le brio du moteur, plus le coût de l'organe de couplage est important et plus la masse de l'organe de couplage est importante. L'objet de l'invention propose une solution pour pallier à ces derniers problèmes principalement lorsque l'acyclisme du moteur devient critique, et principalement en pleine charge du moteur thermique. Plus précisément, l'invention concerne un procédé de 30 commande d'une boite de vitesses d'un groupe motopropulseur pour traiter un phénomène d'acyclisme sur un arbre d'entrée de la boite de vitesses, la dite boite de vitesse comprenant un premier et un deuxième embrayages aptes respectivement lors de leur fermeture à mettre en friction un premier et deuxième arbres primaires avec l'arbre d'entrée, chacun des arbres primaires comprenant au moins un pignon de rapport de vitesse pouvant être engagé et désengagé. Selon l'invention, le procédé comprend les étapes successives suivantes lorsque l'embrayage du premier arbre primaire est fermé pour sa mise en rotation, ce dernier étant configure avec un pignon de rapport de vitesse engagé, et l'embrayage du deuxième arbre primaire est ouvert : - une étape de détection d'un fonctionnement critique de la boite de vitesse, le fonctionnement critique étant défini par un acyclisme critique de l'arbre d'entrée de la boite de vitesse, - une étape de fermeture de l'embrayage du deuxième arbre primaire tant que le fonctionnement est critique, le deuxième arbre primaire étant configure sans engagement du pignon de rapport de vitesse durant la fermeture de l'embrayage, une étape d'ouverture de l'embrayage du deuxième arbre primaire après la détection de la fin du fonctionnement critique. En variante, lorsque le pignon de rapport de vitesse du deuxième arbre est pré-engagé, le procédé comprend une étape de désengagement du pignon de rapport de vitesse du deuxième arbre primaire avant l'étape de fermeture du deuxième embrayage. Préférentiellement, la boite de vitesses comprenant un pignon fou porté par un arbre secondaire et entrainé par le 30 pignon du rapport de vitesse pré-engagé du deuxième arbre primaire et un synchroniseur porté par l'arbre secondaire pouvant se déplacer entre une position crabotée et une position dé-crabotée avec le pignon fou, l'étape de désengagement comprend une étape de déplacement du synchroniseur de la position crabotée à la position dé- crabotée. En variante, l'étape de détection du fonctionnement critique est opérée à partir d'une mesure d'un régime moteur du groupe motopropulseur comparée avec une cartographie de fonctionnement critique du moteur. En variante, l'étape de détection du fonctionnement critique est opérée à partir d'une mesure du régime de rotation de l'arbre d'entrée comparée à un seuil critique d'acyclisme. L'invention concerne également un groupe motopropulseur comprenant une boite de vitesses comprenant au moins deux embrayages. Selon l'invention, il comporte un organe de contrôle apte à mettre en oeuvre le procédé de commande selon l'une quelconque des variantes décrites précédemment. Ainsi, grâce à l'invention il est possible de réduire l'inertie secondaire du double volant amortisseur du groupe motopropulseur. Ceci permet d'améliorer la prestation démarrage, de réduire la consommation du moteur, d'améliorer le brio du moteur, de réduire le coût du couplage et la masse du couplage par une réduction de la matière nécessaire. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée qui suit de modes de réalisation de l'invention donnés à titre d'exemples nullement limitatifs et illustrés par les dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 représente un schéma d'un exemple d'une boite de vitesse à double embrayage pouvant mettre en oeuvre le procédé selon l'invention. - la figure 2.1 représente la configuration de la boite de vitesse lors d'une situation de roulage avec le rapport de vitesse de deuxième engagé et le rapport de vitesse de troisième présélectionne. - la figure 2.2 représente la configuration de la boite de vitesse lors de l'exécution du procédé selon l'invention lors de l'ajout de l'inertie rotative. - la figure 3 représente un diagramme des opérations du procédé selon l'invention. La figure 1 représente un exemple de boite de vitesses à double embrayage 1 comportant un premier et deuxième arbres primaires AP1 et AP2 associés respectivement à un premier et deuxième embrayage 2.1 et 2.2 formant un double embrayage 2. L'arbre d'entrée 30 de l'embrayage 2 est en friction avec les arbres primaires lorsque leur embrayage respectif est fermé. Les arbres primaires AP1 et AP2 sont concentriques. La boite de vitesses 1 comporte également deux arbres secondaires AS1 et AS2 connectés à un différentiel (non représenté) lui même relié aux roues du véhicule. Des paires de pignons formant les rapports de vitesses sont installés entre les arbres primaires AP1, AP2 et les arbres secondaires AS1, AS2. Ces paires de pignons sont formées par un pignon fou monté sur un des arbres secondaires AS1, AS2 s'engrenant avec un pignon lié en rotation avec un des arbres primaires AP1, AP2, le pignon de l'arbre primaire entrainant le pignon de l'arbre secondaire. Plus précisément, les rapports de vitesses sont formés par les paires de pignons suivantes : - le pignon 10 monté fou sur l'arbre secondaire AS1 et le pignon 11 lié en rotation avec l'arbre primaire AP1 forme le rapport de première vitesse, - le pignon 4 monté fou sur l'arbre secondaire AS1 et le pignon 5 lié en rotation avec l'arbre primaire AP2 forment le rapport de deuxième vitesse, - le pignon 8 monté fou sur l'arbre secondaire AS1 et le pignon 9 lié en rotation avec l'arbre primaire AP1 forment le rapport de troisième vitesse, - le pignon 6 monté fou sur l'arbre secondaire AS1 et le pignon 7 lié en rotation avec l'arbre primaire AP2 forment le rapport de quatrième vitesse, - le pignon 13 monté fou sur l'arbre secondaire AS2 et le pignon 12 lié en rotation avec l'arbre primaire AP1 forment le rapport de cinquième vitesse, - le pignon 14 monté fou sur l'arbre secondaire AS2 et le pignon 7 lié en rotation avec l'arbre primaire AP2 forment le rapport de sixième vitesse, - le pignon intermédiaire 15 monté fou sur l'arbre secondaire AS2 et entrainé par le pignon fou 4 monté sur l'arbre secondaire AS1 et le pignon 5 lié en rotation avec l'arbre primaire AP2 forment le rapport de marche arrière. En variante, la boite de vitesse peut comporter un nombre de rapports de vitesse inférieur ou supérieur. La configuration des jeux de pignons choisie pour former les rapports de vitesse peut également varier. Par exemple, l'invention peut s'appliquer également à une boite de vitesse à sept rapports de vitesse telle que décrite dans la demande de brevet français de l'art antérieur FR2977647. La boite de vitesses comporte également des synchroniseurs 3.1-3.4 associés chacun à des rapports de vitesse. Ces synchroniseurs peuvent passer, par déplacement en translation le long de l'arbre sur lequel ils sont installés, d'une position crabotée dans laquelle le synchroniseur entre en coopération avec le pignon fou pour lier en rotation le pignon fou avec l'arbre du synchroniseur, à une position dé-crabotée dans laquelle le synchroniseur est dégagé du pignon fou de sorte que le pignon fou est libre en rotation sur l'arbre. En l'occurrence, le synchroniseur 3.1 est installé entre le rapport de deuxième et quatrième. Le synchroniseur 3.2 est installé entre le rapport de première et de troisième. Le synchroniseur 3.3 est installé entre le rapport de sixième et marche arrière. Le synchroniseur 3.4 est installé avec le rapport de cinquième. L'arbre primaire AP1 et l'arbre primaire AP2 sont reliés à l'arbre d'entrée 30 du double embrayage 2 par respectivement l'embrayage 2.1 et l'embrayage 2.2. Lors du roulage lorsqu'un rapport de vitesse impaire est engagé par le synchroniseur approprié sur l'arbre secondaire, l'embrayage 2.1 de l'arbre primaire AP1 est fermé. L'embrayage 2.2 de l'arbre primaire AP2 est alors ouvert, un rapport de vitesse paire est de préférence présélectionne par le synchroniseur approprié sur l'arbre secondaire. Le passage d'un rapport de vitesse impaire à un rapport de vitesse paire est exécuté par ouverture de l'embrayage 2.1 et fermeture de l'embrayage 2.2 simultanément. Le passage d'une vitesse paire à une vitesse impaire est réalisé de façon analogue. Par ailleurs, lorsqu'un rapport de vitesse impaire est engagé, la présélection d'un rapport de vitesse peut ne pas être effective selon la situation courante et la configuration des moyens de commande de la boite de vitesse. Le groupe motopropulseur comprend un organe de contrôle (non représenté sur les figures) de la boite de vitesse 1, notamment pour la gestion des passages de vitesses, de commande des synchroniseurs 3.1-3.4, des embrayages 2.1, 2.2 et pour les calculs des fonctions et données nécessaires à la gestion de la boite de vitesse et la mise en oeuvre du procédé de commande selon l'invention. Des circuits intégrés centralisés au groupe motopropulseur ou dédiés à la boite de vitesse 1 mettent en oeuvre ces fonctions de contrôle de la boite de vitesses 1. Comme décrit précédemment lorsqu'un embrayage 2.1 ou 2.2 est fermé l'arbre primaire d'entrée AP1 ou AP2 est en friction avec l'arbre d'entrée 30. La mise en friction d'un arbre primaire AP1, AP2 implique que l'inertie de rotation de l'arbre primaire est ajouté à l'inertie de l'arbre d'entrée 30. Grâce à l'invention il est possible d'exploiter cette inertie pour traiter les phénomènes de grenaille, de bruit et bourdonnement lors du roulage du véhicule. Le groupe motopropulseur comporte des moyens de détection d'un fonctionnement critique générant des phénomènes de grenaille, de bruit et bourdonnement lors du roulage du véhicule. Le fonctionnement critique correspond à un niveau d'acyclisme critique sur l'arbre d'entrée 30 de la boite de vitesse. La détection peut être réalisée par exemple par la mesure de l'acyclisme sur l'arbre d'entrée 30 de la boite de vitesse ou par la détection d'un fonctionnement critique au moyen de cartographies préétablies de fonctionnement du groupe motopropulseur. Lorsque le groupe motopropulseur entre dans une telle situation de fonctionnement, le procédé de commande de la boite de vitesse selon l'invention est mis en oeuvre pour sa résolution. Des seuils critiques d'acyclismes peuvent être déterminés afin de déclencher le procédé de commande de la boite de vitesse pour améliorer le filtrage des acyclismes. Par exemple, un seuil critique d'acyclisme peut être défini pour maintenir un acyclisme sur l'arbre d'entrée de la boite de vitesse inférieur à environ 400 rad/s2. Les fonctions de détections peuvent être réalisées par des calculateurs (circuits intégrés par exemple) de l'organe de contrôle du groupe motopropulseur. La figure 2.1 représente un schéma de la configuration de la boite de vitesse 1 dans une première hypothèse de situation de roulage avec le rapport de deuxième engagé et le rapport de troisième présélectionne. Cette hypothèse correspond à l'étape E13 de la figure 3. Dans cette configuration, le synchroniseur 3.1 en position de crabotage est engagé avec le pignon fou 4, l'embrayage 2.2 est fermé et l'arbre primaire AP2 est en friction avec l'arbre d'entrée 30, le synchroniseur 3.2 en position de crabotage est engagé avec le pignon fou 8, l'embrayage 2.1 est ouvert et l'arbre primaire AP1 n'est pas en friction avec l'arbre d'entrée 30. Dans une deuxième hypothèse de situation de roulage (non représentée), le rapport de troisième vitesse peut ne pas être présélectionne, c'est à dire que le synchroniseur 3.2 en position de dé-crabotage n'est pas engagé avec le pignon fou 8. Cette hypothèse correspond à l'étape Eh 1 de la figure 3, ou également à l'étape E14 suite au désengagement de la présélection de l'arbre primaire AP1. La figure 3 représente le procédé de commande de la boite de vitesse pour la résolution des problèmes d'acyclisme. En hypothèse de situation de roulage E13 et suite à un événement de détection d'un niveau d'acyclisme critique D1 sur l'arbre d'entrée 30 de la boite de vitesse 1, l'organe de contrôle de la boite de vitesse vérifie si le désengagement d'une présélection du rapport de vitesse est autorisé lors de l'étape de vérification D2. Si le désengagement du rapport de vitesse présélectionne est autorisé, l'organe de contrôle de la boite de vitesse 1 commande le retrait de la présélection du rapport de vitesse non engagé lors d'une étape E14, c'est à dire le désengagement du synchroniseur 3.2 du pignon fou 8 de l'arbre secondaire AS1 correspondant au rapport de troisième. Ensuite, l'organe de contrôle ordonne la fermeture de l'embrayage 2.1 lors d'une étape E15, l'arbre primaire AP1 n'ayant aucun rapport de vitesse engagé. La figure 2.2 représente la configuration de la boite de vitesse 1 lors de l'étape E15. Cette configuration est maintenue tant que le niveau d'acyclisme est considéré comme critique. Si la situation de roulage n'autorise pas l'organe de contrôle de commander le désengagement de la présélection du rapport de vitesse, le procédé de commande est suspendu et 25 l'embrayage 2.1 de la boite de vitesse reste ouvert. Au départ du procédé, si l'hypothèse de la situation de roulage correspond à la situation de l'étape Eh, comme décrit précédemment, et suite à un événement de détection d'un niveau d'acyclisme critique D1 sur l'arbre d'entrée 30 de la boite de 30 vitesse 1, l'organe de contrôle ordonne la fermeture de l'embrayage 2.1 lors d'une étape E12, l'arbre primaire AP1 n'ayant aucun rapport de vitesse engagé. La figure 2.2 représente la configuration de la boite de vitesse 1 lors de l'étape E12. Cette configuration est maintenue tant que le niveau d'acyclisme est considéré comme critique. Lorsque l'arbre primaire AP1 est en friction avec l'arbre d'entrée de la boite de vitesse, l'inertie rotative de l'arbre primaire AP1 pour lequel le rapport de vitesse n'est pas engagé est ajoutée à l'inertie de l'arbre d'entrée 30 de la boite de vitesse 1. Cet ajout d'inertie permet d'améliorer le filtrage du double volant amortisseur 40 pour la diminution des acyclismes du moteur du groupe motopropulseur. Cette ajout d'inertie rotative peut être ajouté lorsque celle-ci est nécessaire par simple fermeture d'un des deux embrayages de la boite de vitesse. Il est ainsi possible de sous dimensionner les pièces constituant le double volant amortisseur, en particulier la partie secondaire du double volant amortisseur, en exploitant l'inertie non utilisée de la boite de vitesse à double embrayage. L'invention permet de diminuer la masse de l'organe de couple, et par conséquent son coût de production, la consommation et le brio du véhicule. Par exemple, sur cette architecture de groupe motopropulseur la fermeture de l'embrayage permet d'obtenir environ 10g.m2 d'inertie avec l'arbre primaire n'ayant pas de vitesse engagée. Cela permet donc d'alléger l'inertie secondaire de 10g.m2 par rapport au besoin en inertie secondaire du double volant amortisseur pour le filtrage des acyclismes. Si un événement de détection D3 de sortie de la situation de fonctionnement critique du groupe motopropulseur apparaît, alors l'organe de contrôle de la boite de vitesse commande l'ouverture de l'embrayage 2.1 à une étape E16, mettant fin à l'ajout d'inertie rotative issue de l'arbre primaire AP1. Eventuellement, la présélection du rapport de vitesse initialement engagé ou tout autre rapport de vitesse est autorisée. Dans ce cas, un synchroniseur 3.1 ou 3.4 est engagé dans un pignon fou. Le groupe motopropulseur retourne ainsi dans la configuration initiale avant la fermeture de l'embrayage 2.1. La quantité d'inertie rotative est ainsi adaptée pour la filtration des acyclismes tout au long du fonctionnement du groupe motopropulseur. En variante, le procédé s'applique également aux autres hypothèses initiales possibles de configuration de rapport de vitesse, par exemple pour laquelle l'arbre primaire 2.1 est en friction avec un rapport de vitesse impaire engagé et l'arbre primaire 2.2 n'est pas en friction avec un rapport de vitesse paire engagé ou non. Ensuite le procédé selon l'invention se déroule de façon analogue aux étapes décrites dans la figure 3. L'invention s'applique aux groupes motopropulseurs de véhicule automobile comprenant une boite de vitesse comprenant au moins deux embrayages et permettant d'ajouter l'inertie rotative à l'arbre d'entrée de la boite de vitesse issu d'un arbre primaire n'ayant aucun rapport de vitesses engagé. REVENDICATIONS1. Procédé de commande d'une boite de vitesses (1) d'un groupe motopropulseur pour traiter un phénomène d'acyclisme sur un arbre d'entrée (30) de la boite de vitesses, la dite boite de vitesse comprenant un premier et un deuxième embrayages (2.2, 2.1) aptes respectivement lors de leur fermeture à mettre en friction un premier et deuxième arbres primaires (AP2, AP1) avec l'arbre d'entrée (30), chacun des arbres primaires comprenant au moins un pignon de rapport de vitesse (9, 11, 5, 7) pouvant être engagé et désengagé, le procédé étant caractérisé en ce qu'il comprend les étapes successives suivantes lorsque l'embrayage (2.2) du premier arbre primaire (AP2) est fermé pour sa mise en rotation, ce dernier étant configure avec un pignon de rapport de vitesse engagé (5), et l'embrayage (2.1) du deuxième arbre primaire (AP1) est ouvert : - Une étape de détection (D1) d'un fonctionnement critique de la boite de vitesse (1), le fonctionnement critique étant défini par un acyclisme critique de l'arbre 20 d'entrée (30) de la boite de vitesse (1), - une étape de fermeture (E12; E15) de l'embrayage (2.1) du deuxième arbre primaire (AP1) tant que le fonctionnement est critique, le deuxième arbre primaire (AP1) étant configure sans engagement du pignon de rapport de 25 vitesse (9) durant la fermeture de l'embrayage, - une étape d'ouverture (E16) de l'embrayage (2.1) du deuxième arbre primaire (AP1) après la détection (D3) de la fin du fonctionnement critique. 2. Procédé selon la revendication 1 comprenant, lorsque 30 le pignon de rapport de vitesse (9) du deuxième arbre (AP1)est pré-engagé, une étape de désengagement (E14) du pignon de rapport de vitesse (9) du deuxième arbre primaire (AP1) avant l'étape de fermeture (E15) du deuxième embrayage (2.1). 3. Procédé selon la revendication 2, la boite de 5 vitesses comprenant un pignon fou (8) porté par un arbre secondaire (AS1) et entrainé par le pignon (9) du rapport de vitesse pré-engagé du deuxième arbre primaire (AP1) et un synchroniseur (3.2) porté par l'arbre secondaire (AS1) pouvant se déplacer entre une position crabotée et une position dé-10 crabotée avec le pignon fou (8), dans lequel l'étape de désengagement (E14) comprend une étape de déplacement du synchroniseur (3.2) de la position crabotée à la position dé-crabotée. 4. Procédé selon l'une quelconque des revendications 15 précédentes, dans lequel l'étape (D2) de détection du fonctionnement critique est opérée à partir d'une mesure d'un régime moteur du groupe motopropulseur comparée avec une cartographie de fonctionnement critique du moteur. 5. Procédé selon l'une quelconque des revendications 1 20 à 3, dans lequel l'étape (D2) de détection du fonctionnement critique est opérée à partir d'une mesure du régime de rotation de l'arbre d'entrée (30) comparée à un seuil critique d'acyclisme. 6. Groupe motopropulseur comprenant une boite de 25 vitesse (1) comprenant au moins deux embrayages (2.1, 2.2), caractérisé en ce qu'il comporte un organe de contrôle apte à mettre en oeuvre le procédé de commande selon l'une quelconque des revendications 1 à 5. 30