Brevet FR3019787A1 — publié le 20151016

- 1 - PROCEDE DE PILOTAGE DE LA SYNCHRONISATION D'UN PIGNON SUR UN ARBRE DE BOITE DE VITESSES La présente invention se rapporte à la commande des passages de vitesses sur une boîte de vitesses de véhicule disposant d'au moins une source d'énergie, telle qu'un moteur thermique de traction et/ou une machine électrique de traction. Plus précisément, elle a pour objet un procédé de pilotage de la synchronisation d'un pignon tournant sur un arbre primaire entraîné par une machine de traction du véhicule, et lié en rotation à un arbre secondaire de boîte de vitesses à arbres parallèles dépourvue de mécanismes de synchronisation. Ce procédé repose sur l'envoi à la machine de traction, avant l'accouplement du pignon sur l'arbre primaire, d'une commande de couple pour minimiser l'écart entre le régime primaire et le régime secondaire multiplié par le rapport de réduction entre ces deux arbres. Cette invention s'applique sur toute transmission à arbres parallèles, dans laquelle des changements de rapport s'effectuent par déplacement d'un moyen de couplage sans anneaux de synchronisation, en particulier dans les groupes motopropulseurs électriques et hybrides. Lorsque qu'un système de couplage par crabotage de baladeur sur les pignons est dépourvu de moyens de synchronisation mécaniques, la synchronisation des éléments tournants peut s'effectuer par un pilotage du régime primaire de boîte. Ce pilotage nécessite un contrôle précis du régime par la machine de traction, afin d'éviter les à- coups de couple. Par la publication FR 2 988 799, on connaît un procédé de synchronisation d'un pignon avec son arbre, sans synchroniseur mécanique. Selon ce procédé, la machine de traction du véhicule, est pilotée pour minimiser l'écart entre le régime primaire et le régime secondaire de la boîte, multiplié par le rapport de démultiplication entre - 2 - les deux arbres. L'intérêt de la méthode, est de maintenir le pilotage de la machine de traction jusqu'à l'égalisation totale des vitesses de l'arbre de la machine électrique et de l'arbre lié aux roues, au 5 rapport de démultiplication près. Toutefois, sa précision se heurte à l'inertie de la machine de traction et à son temps de réponse aux consignes de pilotage en couple, notamment lorsque cette machine de traction est un moteur thermique. Les principales 10 difficultés sont rencontrées lors de freinages appuyés, en forte déclivité. Pour que le passage soit réalisé dans des conditions satisfaisantes, l'opération doit être complètement transparente pour le conducteur, en continuant à satisfaire 15 sa demande de couple à la roue. Il faut en particulier que l'écart de régime arrive très rapidement dans une gamme de 30 rpm (tours par minute). La présente invention a pour but d'assurer la synchronisation de deux arbres de boîte de vitesses en un 20 temps minimum, avant d'entamer la phase d'accouplement des arbres. Dans ce but, elle propose de limiter en amplitude un signal de couple calculé, lorsque l'écart de régime est supérieur en valeur absolue à la précision souhaitée sur le 25 régime primaire ciblé en fin de phase de synchronisation. La méthode permet d'effectuer les changements de rapport en douceur en toute circonstance, notamment lors de freinages appuyés sur des rampes de descente à forte déclivité. Elle élimine les principales sources d'à-coups de 30 couple susceptibles d'être engendrés lors de la phase de l'accouplement. On évite ainsi l'usure excessive des pièces mécaniques du système d'accouplement. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description suivante d'un mode - 3 - de réalisation non limitatif de celle-ci, en se reportant aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est une représentation schématique de l'accouplement, et - la figure 2 résume sous forme logique, le procédé de l'invention. Sur les figures lA à 1C, on a représenté de façon schématique un baladeur de passage de vitesses 2 et son manchon 3, sa fourchette de commande 4 et un pignon de 10 vitesse 6. Dans la partie inférieure des schémas, on a également fait apparaître les dents 2a et 6a du baladeur et du pignon. Le baladeur 2 et le pignon 3 sont coaxiaux sur un arbre « primaire » de boîte (non représenté) lié à une source d'énergie (machine de traction) du véhicule. Le 15 pignon 6 est lié en rotation à un arbre secondaire de boîte relié aux roues du véhicule. La figure lA représente l'état initial du système, au point mort. Le baladeur 2 tourne à la vitesse (Di, qui est celle de l'arbre primaire. Le pignon 6 tourne à une vitesse 20 w2, différente de col, qui est imposée par un arbre secondaire de la boîte. Sur la figure 1B, le baladeur 2 s'est déplacé jusqu'à ce que ses dents 2a rencontrent celles du pignon 6. Lorsque leurs vitesses de rotation sont égalisées, c'est-à-dire à l'issue de la phase de 25 synchronisation, les dents du baladeur pénètrent entre celles du pignon pour engager la vitesse : c'est la phase d'accouplement du pignon et du baladeur. La stratégie de contrôle proposée a pour but de rendre la phase d'accouplement du baladeur et du pignon 30 aussi transparente que possible, c'est-à-dire pratiquement sans à-coup de couple. La synchronisation est pilotée pour cela de manière à transmettre le minimum de couple au coupleur, lors de la phase d'accouplement. - 4 - Dans la description suivante de la stratégie illustrée par la figure 2, on adopte les notations suivantes: 0)1: Régime de l'arbre primaire et du baladeur 2 liés à la source d'énergie; Ti: Couple de la source d'énergie ; Tag: Couple résistant de la source d'énergie (entrée exogène inconnue) ; JI:Inertie ramenée à l'arbre du baladeur 2; 02:Régime du pignon 6 qui sert de cible à atteindre ; Td2: Couple résistant de du pignon 6 (entrée exogène inconnue) ; J2: Inertie ramenée au pignon 6 ; K Rapport de réduction entre les arbres secondaire et 15 primaire ; En supposant qu'à l'état initial, les deux arbres de la boîte sont complètement désaccouplés, et en appliquant le principe fondamental de la mécanique, on obtient le modèle dynamique suivant : 20 - pour l'arbre secondaire (pignon 6) : J26)T = couple résistant du secondaire, et - pour l'arbre primaire (baladeur 2) : JlCM - Tl -1-Tdi, somme du couple moteur et du couple résistant du primaire. Conformément à la figure 2, la synchronisation des 25 arbres primaire et secondaire (au rapport de démultiplication K près) est réalisée en produisant un signal de commande de référence T7fde la façon suivante. On multiplie le signal de référence mesuré 0) mes (régime secondaire) par le rapport de réduction K, pour comparer le 30 produit K. w2 au signal de référence Or (régime primaire). - 5 - mes mes Le signe et l'amplitude de l'écart ci=K W2 _01 permettent cak, de calculer une valeur du couple TI a appliquer à l'entrée de la source d'énergie, machine de traction thermique ou électrique. La commande de couple Tfref dépend du signal de couple n'ai' calculé pour minimiser l'écart a entre le régime primaire w/ et le régime secondaire w2 multiplié par le rapport de réduction K entre ces deux arbres. Le couple eaie calculé /1 est surveillé pour déterminer s'il est compris entre les couples minimum et maximum Tin in et Tmax de la 10 machine de traction. Si ce n'est pas le cas, le signal Tfalc est saturé sur l'une de ces valeurs. L'écart de régime a est comparé à un paramètre calibré s, représentant la précision que l'on souhaite atteindre sur la cible de régime primaire. s est l'écart de 15 régime toléré entre la cible et la valeur de régime primaire obtenue à l'issue de la phase de synchronisation. Lorsque a > s ou a REVENDICATIONS1. Procédé de pilotage de la synchronisation d'un 5 pignon (6) tournant sur un arbre primaire entraîné par une machine de traction du véhicule et lié en rotation à un arbre secondaire de boîte de vitesses à arbres parallèles dépourvue de mécanismes de synchronisation, par envoi à la machine de traction, avant l'accouplement du pignon sur 10 l'arbre primaire, d'une commande de couple (Tiref) qui dépend d'un signal de couple (Tical c) calculé pour minimiser l'écart (a) entre le régime primaire (w1) et le régime secondaire (w2) multiplié par le rapport de réduction (K) entre ces deux arbres, caractérisé en ce que le signal de couple 15 calculé (Tical c) est limité en amplitude lorsque l'écart de régime (a) est supérieur en valeur absolue à la précision souhaitée (0 sur le régime primaire (w1) ciblé en fin de phase de synchronisation. 2. Procédé de pilotage selon la revendication 1, 20 caractérisé en ce que le signal de couple calculé est saturé sur le couple maximum (Timax) ou minimum (Tin-in) de la machine de traction s'il n'est pas compris entre ces deux valeurs. 3. Procédé de pilotage selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'amplitude du signal de couple 25 calculé (Tical c) est limitée sur des valeurs égales au rapport des couples maximum (Timax) et minimum (Ti') de la machine de traction sur un coefficient de limitation calibré (a), lorsque l'écart (a) est supérieur en valeur absolue à la précision (0 souhaitée sur le régime primaire 30 (w1) ciblé en fin de phase de synchronisation. 4. Procédé de pilotage selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le couple calculé (Ticalc ^ j est lissé, lorsque l'écart (a) est supérieur en valeur absolue à la précision (i) souhaitée sur le régime primaire (w1) ciblé 35 en fin de phase de synchronisation.- 9 - 5. Procédé de pilotage selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que le couple calculé (ncal c) est corrigé par une intégration de l'écart (a) avec un gain calibré (KA non nul, lorsqu'il est inférieur en valeur absolue à la précision souhaitée(e). 6. Procédé de pilotage selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que la commande de couple (Tiret) de la machine de traction est obtenu en limitant le signal de couple calculé (Tical c) entre les valeurs de couple maximum (Timax) et de couple minimum (n'Inn) de la machine de traction. 7. Procédé de pilotage selon la revendication 6, caractérisé en ce que cette limitation est opérée après la correction du signal calculé (Tica/c), par le terme intégré.