Brevet FR3055938A1 — publié le 20180316

«PROCEDE DE COMMANDE DU COUPLE MOTEUR AVEC UNE BOITE DE VITESSES A DOUBLE EMBRAYAGE» [0001] La présente invention concerne un procédé de commande du couple moteur pendant un changement de rapport d'une boîte de vitesses à double embrayage, ainsi qu'un véhicule automobile comportant des moyens mettant en oeuvre un tel procédé de commande. [0002] Les boîtes de vitesses à double embrayage comportent deux arbres d'entrée concentriques reliés chacun au moteur thermique par un embrayage. Chaque arbre d'entrée est relié à l'arbre de sortie par un ensemble de rapports de vitesse paire ou impaire, qui constitue une demi-boîte. [0003] Pendant le roulage sur un rapport de vitesse avec son embrayage d'entrée fermé transmettant le couple du moteur, on peut préparer l'engagement d'un rapport de vitesse suivant supérieur ou inférieur, commandé par l'autre embrayage, en laissant cet embrayage ouvert, et en engageant le rapport suivant par le déplacement d'un manchon de synchronisation. [0004] Le manchon de synchronisation réalise d'abord une synchronisation de la vitesse de l'arbre d'entrée en fonction de la vitesse du véhicule, puis un engagement du rapport suivant. On réalise ensuite une bascule progressive du couple moteur du premier sur le deuxième embrayage, pour obtenir le changement de rapport en maintenant une transmission du couple moteur aux roues motrices. [0005] Le manchon de synchronisation peut être commandé par des actionneurs électriques ou hydrauliques, comportant une commande indépendante pour chaque manchon, ou une commande regroupée pour plusieurs manchons avec par exemple un barillet rotatif comprenant un profil de came. [0006] Un procédé connu de contrôle d'un manchon de synchronisation d'une boîte de vitesses, en particulier à double embrayage, présenté notamment par le document FR-B1- 2987331, comporte une première étape de régulation en vitesse du déplacement de l'actionneur pour arriver en début de phase de synchronisation, une deuxième étape de régulation en effort de cet actionneur pendant la phase de synchronisation, puis une troisième étape de régulation en vitesse pendant la phase d'engagement du rapport. Ce 3055938 2 procédé présente de plus des caractéristiques pour générer la consigne d'effort de la deuxième phase, et pour élaborer une commande de l'actionneur permettant d'atteindre cette consigne. [0007] D'une manière générale, le calculateur de commande de la boîte de vitesses 5 possède en mémoire les positions de points particuliers des manchons de synchronisation situés entre les étapes, et permettant de mettre en oeuvre ces étapes, qui sont connues après des périodes d'apprentissage automatique. [0008] Toutefois lors du roulage du véhicule avec le moteur appliquant un couple sur un rapport d'une demi-boîte, les efforts transmis par les pignons du rapport engagé entraînent 10 des déplacements des jeux axiaux, ainsi que des contraintes et des déformations sur les arbres et les carters de la boîte de vitesses. En particulier avec les dentures hélicoïdales des pignons, on obtient une poussée axiale sur les arbres qui provoquent un décalage des dispositifs de synchronisation portés par ces arbres. [0009] On peut obtenir alors en fonction de différentes conditions de roulage comprenant 15 notamment le couple transmis par la demi-boîte sous couple, des déformations entraînant des variations des positions des points particuliers des dispositifs de synchronisation de l'autre demi-boîte, qui génèrent des imprécisions dans la commande des manchons de synchronisation. On obtient un confort dégradé, et des risques d'usure. [0010] La présente invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients de la 20 technique antérieure. [0011] Elle propose à cet effet un procédé de commande du couple moteur pendant un changement de rapport d'une boîte de vitesses à double embrayage entraînée par un moteur d'un véhicule, cette boîte comportant deux demi-boîtes commandées chacune par un embrayage, ce procédé étant remarquable en ce que, dans des phases de roulage du 25 véhicule pour un engagement d'un rapport de vitesse, en cas de variation de demande de couple moteur, il fige la consigne de couple demandée au moteur pendant au moins l'étape de synchronisation réalisée par le manchon de synchronisation de ce rapport. [0012] Un avantage de ce procédé de commande est que, pendant au moins l'étape de synchronisation, la consigne de couple moteur figée permet de fixer dans un état constant 30 les valeurs réelles des positions des points particuliers. 3055938 3 [0013] On peut calculer ces points particuliers qui sont devenus stables avec une bonne précision, par exemple avec une phase d'apprentissage, ce qui facilite un travail rapide et en douceur des actionneurs d'engagement des rapports. On obtient un meilleur agrément du passage des rapports en évitant des bruits, ainsi qu'une réduction des usures. 5 [0014] Le procédé de calcul suivant l'invention peut de plus comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles. [0015] Avantageusement, en cas de diminution de la demande de couple moteur, le procédé fige la consigne du couple moteur avant l'étape de synchronisation à une valeur inférieure à celle obtenue juste avant cette fixation. 10 [0016] Avantageusement, en cas de d'augmentation de la demande de couple moteur, le procédé fige la consigne du couple moteur avant l'étape de synchronisation à une valeur supérieure à celle obtenue juste avant cette fixation. [0017] L'invention a aussi pour objet un véhicule automobile équipé d'une boîte de vitesses à double embrayage comprenant des manchons de synchronisation, qui 15 comporte des moyens mettant en oeuvre un procédé de commande comprenant l'une quelconque des caractéristiques précédentes. [0018] L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement dans la description explicative qui va suivre, faite en référence aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple 20 illustrant un mode de réalisation de l'invention, et dans lesquels : - La figure 1 est un schéma d'une boîte de vitesses à double embrayage mettant en oeuvre un procédé de contrôle selon l'invention ; - les figures 2, 3 et 4 sont respectivement un schéma en coupe axiale, un schéma de dessus et un schéma en demi-coupe axiale avec la fourchette, d'un dispositif de 25 synchronisation de cette boîte de vitesses ; - la figure 5 est un graphique présentant en fonction du temps différentes caractéristiques de fonctionnement pendant l'engagement d'un rapport ; et - la figure 6 est un schéma fonctionnel présentant le procédé selon l'invention. 3055938 4 [0019] La figure 1 présente un groupe motopropulseur comportant un moteur thermique 2 entraînant une boîte de vitesses à double embrayage comprenant un premier embrayage d'entrée 4 entraînant un premier arbre primaire 6, et un deuxième embrayage d'entrée 8 entraînant un deuxième arbre primaire 10 qui est creux, recevant à l'intérieur ce 5 premier arbre primaire. [0020] La boîte de vitesses comporte un premier arbre secondaire 12 comportant un pignon de sortie 14, un deuxième arbre secondaire 16 comportant un pignon de sortie 18, et un troisième arbre secondaire 40 comportant un pignon de sortie 42. Les différents pignons de sortie 14, 18, 42 sont engagés sur une couronne d'un différentiel non 10 représenté, répartissant le mouvement vers les roues motrices. [0021] Pour former la première demi-boîte comprenant les rapports impairs, le premier arbre secondaire 12 reçoit le mouvement du premier arbre primaire 6 par un premier couple de pignon 20 pour former le premier rapport de vitesse I, et par un troisième couple de pignon 22 pour former le troisième rapport de vitesse III. Le deuxième arbre secondaire 15 16 reçoit le mouvement du premier arbre primaire 6 par un cinquième couple de pignon 24 pour former le cinquième rapport de vitesse V, et par un septième couple de pignon 26 pour former le septième rapport de vitesse VII. [0022] Un premier manchon de synchronisation 50 disposé sur le premier arbre secondaire 12 entre le premier 20 et le troisième couple de pignon 22, engage 20 alternativement le premier I ou le troisième rapport III. Un deuxième manchon de synchronisation 52 disposé sur le deuxième arbre secondaire 16 entre le cinquième 24 et le septième couple de pignon 26, engage alternativement le cinquième V ou le septième rapport VII. [0023] Pour former la deuxième demi-boîte comprenant les rapports pairs, le premier 25 arbre secondaire 12 reçoit le mouvement du deuxième arbre primaire 10 par un deuxième couple de pignon 28 pour former le deuxième rapport de vitesse II, et par un quatrième couple de pignon 30 pour former le quatrième rapport de vitesse IV. Le deuxième arbre secondaire 16 reçoit le mouvement du deuxième arbre primaire 10 par un septième couple de pignon 32, comportant un pignon commun avec le sixième couple de pignon 30, pour 30 former le septième rapport de vitesse VII. [0024] Un troisième manchon de synchronisation 54 disposé sur le premier arbre secondaire 12 entre le deuxième 28 et le quatrième couple de pignon 30, engage 3055938 5 alternativement le deuxième II ou le quatrième rapport IV. Un quatrième manchon de synchronisation 56 disposé sur le deuxième arbre secondaire 16 à droite du septième couple de pignon 32, engage le septième rapport VII. [0025] Le deuxième arbre secondaire 16 comporte un pignon libre 34 engagé avec le 5 premier pignon du deuxième couple de pignon 28, qui est lié à un deuxième pignon libre 36 engagé sur un pignon 38 porté par le troisième arbre secondaire 40. Un cinquième manchon de synchronisation 58 disposé sur le troisième arbre secondaire 40, permet de lier le pignon 38 avec cet arbre pour engager le rapport de marché arrière R. [0026] On obtient la possibilité de rouler sur la première demi-boîte avec les rapports 10 impairs comportant le premier embrayage 4 fermé transmettant le couple moteur, et simultanément d'engager un des rapports pairs pour monter ou descendre un rapport, ou éventuellement trois rapports d'un coup. De la même manière en roulant sur la deuxième demi-boîte avec les rapports pairs comportant le deuxième embrayage 8 fermé, on peut engager simultanément un des rapports impairs. 15 [0027] Un calculateur électronique de contrôle de la transmission 70 recevant des informations de capteurs de vitesse 74 disposés sur chaque arbre primaire 6, 10, et échangeant des informations avec le moteur thermique 2, échange des informations avec un actionneur de synchroniseurs 60 permettant d'actionner individuellement chacun des manchons de synchronisation 50, 52, 54, 56, 58, et avec un actionneur d'embrayage 72 20 permettant d'actionner individuellement chaque embrayage 4, 8. [0028] Les figures 2 et 3 présentent un dispositif de synchronisation comportant un moyeu 80 lié par des cannelures intérieures à un arbre secondaire le traversant, et à côté un pignon 82 d'un des rapports de vitesse qui est monté libre sur cet arbre. [0029] Le pignon libre 82 supporte un cône de synchronisation 84, qui est poussé 25 axialement vers la droite par le déplacement d'un manchon de synchronisation 86 recevant dans une rainure circulaire transversale 90 une fourchette de commande non représentée. Un système de billes poussées par des ressorts 96 maintient la position centrale neutre du manchon de synchronisation 86. [0030] Le pignon libre 82 comporte après le cône de synchronisation 84, des dents 30 d'engagement 94 qui lui sont liés. 3055938 6 [0031] La figure 4 présente une fourchette de commande 100 déplacée par l'actionneur de synchroniseurs 60, qui est engagée dans la rainure 90 du manchon de synchronisation 86 pour le déplacer axialement. Un capteur de position 102 relié au calculateur de contrôle de la transmission 70, mesure la position axiale de la fourchette 100 pour permettre sa 5 commande. [0032] La figure 5 présente en fonction du temps T lors de l'engagement d'un rapport, des courbes représentant la vitesse 110 de l'arbre primaire, la position 112 de la fourchette 100, la demande de couple moteur 128 par le conducteur, et la consigne de couple 126 demandée au moteur 2. 10 [0033] Au temps TO on réalise une avance de la fourchette 100. Le manchon de synchronisation 86 comporte des dents axiales intérieures 92 présentant à chaque extrémité une pointe qui va pousser sur une dent du cône de synchronisation 84, pour appliquer son cône sur un cône correspondant du pignon libre 82. Le déplacement qui est contrôlé en vitesse, s'arrête au temps T1 à la position du premier point particulier 120 15 mesurée par le capteur 102. [0034] On réalise ensuite un contrôle de l'actionneur 60 en effort pour appliquer une pression ajustée sur les cônes de synchronisation, qui va réaliser un essorage de l'huile recouvrant ces cônes, puis un freinage de la vitesse du pignon libre 82 par friction sur ces cônes. 20 [0035] Au temps T2 la vitesse du pignon libre 82 est synchronisée avec celle de son arbre secondaire. On obtient la position du deuxième point particulier 122 mesurée par le capteur 102, qui est assez proche de celle du premier point particulier 120. [0036] Le cône de synchronisation 84 ne reçoit alors plus de couple d'entraînement qui s'oppose à l'avance des pointes avant des dents intérieures 92 du manchon de 25 synchronisation 86. Ce cône 84 peut tourner en dégageant ses dents entre les dents intérieures 92 du manchon de synchronisation 86, ce qui permet l'avance de ce manchon. [0037] Après le temps T2 on a une avance du manchon de synchronisation 86 contrôlée en vitesse, puis l'engagement rapide sur les dents d'engagement 94 qui lie complètement le pignon 82 avec son arbre, se terminant à la position du troisième point particulier 124 30 mesurée par le capteur 102. 3055938 7 [0038] Avant le temps TO le procédé a déterminé un début de diminution de la demande de couple moteur 128, donné par un relâchement de la pédale d'accélérateur par le conducteur. Au temps TO le procédé applique alors une diminution de la consigne de couple moteur 126, pour ensuite figer cette valeur jusqu'au temps T3 qui vient après le 5 temps T2 de fin de synchronisation. [0039] De cette manière on obtient une consigne de couple moteur 126 stable pendant toute la durée de synchronisation, qui permet de calculer des positions des points particuliers au début 120 et la fin de la synchronisation 122 qui ne changent pas. [0040] Après le temps T3 la consigne de couple moteur remonte légèrement pour 10 rejoindre la demande de couple moteur 128 qui est constatée à ce moment. La diminution de la consigne de couple moteur 126 pratiquée au temps TO permet avec une bonne probabilité de réduire l'écart de ce dernier ajustement pour rejoindre la demande de couple moteur 128 constatée. [0041] La figure 6 présente une première étape 130 comportant la détermination du 15 rapport de vitesse engagé avec son embrayage fermé, afin de connaître le rapport de vitesse utilisé pour le roulage en cours. [0042] On a ensuite pour la demi-boîte paire 132 ou la demi-boîte impaire 134, des étapes de mise au point 136 réalisées sur banc d'essai en fin de chaîne de montage du véhicule, et des étapes de roulage 144 qui seront réalisées lors du roulage du véhicule. 20 [0043] Les étapes de mise au point 136 comportent successivement pour chacun des rapports de vitesse engagés, une première étape 138 comprenant la courbe de consigne de couple moteur C comportant les paliers. En plus de la consigne de couple moteur, on peut aussi ajuster d'autres conditions comme la vitesse de rotation ou la température de la boîte de vitesses. 25 [0044] On peut en particulier pour une boîte de vitesses acceptant un couple maximum de 300Nm, passer successivement des paliers de couples d'étalonnage de 20, 50, 100, 150, 200 et 300Nm. En complément on peut aussi appliquer un couple d'étalonnage négatif correspondant à l'utilisation du frein moteur. [0045] Pour chacun de ces paliers, on a une deuxième étape 140 comprenant 30 l'apprentissage des positions des points particuliers 120, 122, 124 du manchon de synchronisation 86, pour des engagements de tous les rapports de la demi-boîte qui est 3055938 8 libre. Une troisième étape 142 comporte la mémorisation dans le calculateur 70 de ces positions des points particuliers 120, 122, 124 en fonction du couple transmis, pour former des cartographies. [0046] Pour les phases de roulage on a d'abord une vérification 156 d'une variation de la 5 demande de couple 128 lors d'un besoin d'engagement d'un rapport, correspondant à un déplacement de la pédale d'accélérateur. Dans ce cas on fige la consigne de couple moteur 126, après éventuellement un ajustement un peu inférieur ou supérieur de cette consigne de couple suivant le sens de la variation du besoin. [0047] Les étapes de roulage 144 comportent ensuite sur le rapport de vitesse engagé, 10 une première étape 146 comprenant la détermination du couple transmis par l'embrayage, en prenant l'information du couple que le moteur 2 délivre. [0048] On a ensuite une deuxième étape 148 comportant l'utilisation de la cartographie correspondant au rapport engagé et au rapport à engager, pour situer le couple transmis qui est figé par rapport aux couples d'étalonnage, et en déduire les positions calculées des 15 points particuliers 120, 122, 124 par comparaison avec les positions des points mesurés. [0049] On peut en particulier réaliser une interpolation linéaire sur la courbe des positions mesurées des points particuliers 120, 122, 124 liés aux paliers de couple d'étalonnage 160, pour obtenir les positions calculées des points particuliers correspondant à des couples intermédiaires entre ces paliers. 20 [0050] Dans une troisième étape 150 on réalise enfin un pilotage des manchons de synchronisation 86 en prenant en compte les positions des points particuliers 1230, 122, 124 calculées, qui seront très proches de la réalité et permettront des engagements rapides et sûrs qui évitent des bruits et des usures anormales du matériel. [0051] Le procédé de contrôle selon l'invention nécessitant seulement des compléments 25 de logiciels, peut être réalisé de manière économique. REVENDICATIONS1. Procédé de commande du couple moteur (126) pendant un changement de rapport d'une boîte de vitesses à double embrayage entraînée par un moteur (2) d'un véhicule, cette boîte comportant deux demi-boîtes commandées chacune par un embrayage (4, 8), caractérisé en ce que, dans des phases de roulage du véhicule pour un engagement d'un rapport de vitesse, en cas de variation de demande de couple moteur (128), le procédé fige la consigne de couple (126) demandée au moteur (2) pendant au moins l'étape de synchronisation réalisée par le manchon de synchronisation (86) de ce rapport. 2. Procédé de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'en cas de diminution de la demande de couple moteur (128), le procédé fige la consigne du couple moteur (126) avant l'étape de synchronisation à une valeur inférieure à celle obtenue juste avant cette fixation. 3. Procédé de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'en cas de d'augmentation de la demande de couple moteur (128), le procédé fige la consigne du couple moteur (126) avant l'étape de synchronisation à une valeur supérieure à celle obtenue juste avant cette fixation. 4. Véhicule automobile équipé d'une boîte de vitesses à double embrayage comprenant des manchons de synchronisation, caractérisé en ce qu'il comporte des moyens mettant en oeuvre un procédé de commande selon l'une quelconque des revendications 20 précédentes.