Brevet FR3052127A1 — publié le 20171208

DISPOSITIF DE CONTRÔLE DU COUPLE TRANSMIS À UN ARBRE PRIMAIRE D'UNE BOÎTE DE VITESSES DE VÉHICULE EN PRÉSENCE D'UNE PERTE D'ADHÉRENCE L'invention concerne les véhicules à roues qui comprennent un moteur thermique associé à une boîte de vitesses, et plus précisément les dispositifs qui sont destinés contrôler le couple qui est transmis à la boîte de vitesses de tels véhicules. la Certains véhicules à roues, généralement de type automobile, comprennent un dispositif de contrôle de trajectoire chargé d'agir sur eux lorsqu'il détecte une perte d'adhérence (dérapage ou patinage) de l'une de leurs roues motrices. Ces dispositifs sont généralement connus, non limitativement, sous des acronymes anglais tels que ASR (« Acceleration Slip 15 Regulation ») ou TCS (« Traction Control System ») dans le cas de l'anti- patinage, et ESC (« Electronic Stability Control ») ou ESP (« Electronic Stability Program ») dans le cas de l'anti-dérapage. Comme le sait l'homme de l'art, pour limiter (et si possible faire cesser) cette perte d'adhérence sur une roue motrice, ce type de dispositif de 20 contrôle de trajectoire déclenche une brusque diminution du couple transmis à cette roue motrice par le biais d'une brusque réduction du couple qui est produit par le moteur thermique. Aujourd'hui, la technique qui est mise en oeuvre pour réduire le couple moteur dépend du type du moteur thermique (essence ou diesel). 25 Pour un moteur à essence, la réduction du couple moteur peut se faire soit en modifiant la quantité d'air qui alimente le moteur thermique, soit en modifiant les avances d'allumage, soit encore par coupure sélective d'un ou plusieurs cylindres. Pour un moteur diesel, la réduction du couple moteur peut se faire 30 soit en pilotant la quantité de carburant qui alimente le moteur thermique en fonction de la demande d'accélération du conducteur, soit en inhibant le mécanisme de recirculation des gaz (ou EGR (« Exhaust Gas 3052127 2 Recirculation »)). Ces techniques de réduction du couple moteur s'avèrent difficiles à mettre en place du fait de la complexité de la régulation des moteurs thermiques, et les résultats de leurs actions apparaissent généralement assez 5 lentement. De plus, elles ne peuvent pas être facilement transposées d'un type de moteur à un autre. En outre, dans le cas du moteur à essence il n'est pas possible de faire varier très rapidement la quantité d'air d'alimentation. L'invention a notamment pour but d'améliorer la situation. Elle propose notamment un dispositif destiné à contrôler le couple transmis à des roues d'un véhicule comprenant un moteur thermique couplé à un arbre moteur, au moins un organe électrique attelé à l'arbre moteur et propre à prélever du couple sur ce dernier, une boîte de vitesses comportant un arbre primaire propre à recevoir du couple, et un organe de couplage propre à coupler l'arbre moteur à l'arbre primaire pour transférer du couple du premier vers le dernier. Ce dispositif de contrôle se caractérise par le fait qu'il comprend des moyens de contrôle agencés, en cas de détection d'une perte d'adhérence d'au moins l'une des roues du véhicule, pour déterminer une réduction du couple reçu par l'arbre primaire qui est propre à faire cesser au moins partiellement cette perte d'adhérence, et pour déclencher un prélèvement de couple, d'une valeur qui est égale à la réduction déterminée, en aval du moteur thermique et en amont de l'arbre primaire. Les notions « d'aval » et « d'amont » se réfèrent ici au sens de transfert du couple du moteur thermique vers la boîte de vitesses. Ainsi, le résultat du prélèvement de couple est immédiat et ne résulte pas d'une modification d'un paramètre de fonctionnement du moteur thermique. De plus, ce prélèvement de couple peut se faire dans un véhicule comportant un moteur à essence, comme dans un véhicule comportant un moteur diesel. Le dispositif de contrôle selon l'invention peut comporter d'autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment : 3052127 3 - dans un premier mode de réalisation, ses moyens de contrôle peuvent être agencés pour déclencher un prélèvement de couple d'une valeur qui est égale à la réduction déterminée, au niveau de l'arbre primaire, par un fonctionnement d'au moins un organe électrique ; 5 - dans un deuxième mode de réalisation, en présence d'un organe de couplage propre à faire varier le couple qu'il transmet à l'arbre primaire, ses moyens de contrôle peuvent être agencés pour déclencher un prélèvement de couple d'une valeur qui est égale à la réduction déterminée, au niveau de l'organe de couplage, par une réduction du couple qui est transmis à 10 l'arbre primaire ; - dans un troisième mode de réalisation, en présence d'un organe de couplage propre à faire varier le couple qu'il transmet à l'arbre primaire, ses moyens de contrôle peuvent être agencés pour déclencher de couple d'une première fraction d'une valeur qui est égale à la réduction 15 déterminée, au niveau de l'arbre primaire, par un fonctionnement d'au moins un organe électrique, et d'une seconde fraction de cette valeur, complémentaire de cette première fraction, au niveau de l'organe de couplage, par une réduction du couple qui est transmis à l'arbre primaire ; - ses moyens de contrôle peuvent être agencés pour déterminer la réduction 20 du couple reçu par l'arbre primaire à partir d'une vitesse en cours du véhicule, d'une vitesse estimée de déplacement d'au moins une roue faisant l'objet de cette perte d'adhérence, d'une consigne du couple moteur devant être transmis à l'organe de couplage et/ou d'une consigne du couple devant être transmis par l'organe de couplage à l'arbre primaire ; 25 il peut également comprendre des moyens de détection agencés pour détecter la perte d'adhérence. L'invention propose également un véhicule, éventuellement de type automobile, et comprenant un moteur thermique couplé à un arbre moteur, au moins un organe électrique attelé à l'arbre moteur et propre à prélever du 30 couple sur ce dernier, une boîte de vitesses comportant un arbre primaire propre à recevoir du couple, un organe de couplage propre à coupler l'arbre moteur à l'arbre primaire pour transférer du couple du premier vers le dernier, et un dispositif de contrôle du type de celui présenté ci-avant. 3052127 4 D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés, sur lesquels : la figure 1 illustre schématiquement et fonctionnellement un exemple de 5 véhicule comprenant une chaine de transmission supervisée par un calculateur et un dispositif de contrôle selon l'invention, et la figure 2 illustre schématiquement, au sein d'un diagramme, un exemple de courbe (C1) d'évolution temporelle du couple moteur, un exemple de courbe (C2) d'évolution temporelle du couple prélevé au niveau de l'arbre 10 moteur en présence de la courbe Cl et d'une réduction de couple décidée par un dispositif de contrôle selon l'invention, et un exemple de courbe (C3) d'évolution temporelle du couple transmis à l'arbre primaire en présence des courbes Cl et C2. L'invention a notamment pour but de proposer un dispositif de 15 contrôle DC destiné à contrôler le couple transmis à des roues d'un véhicule V comprenant un moteur thermique MT associé à une boîte de vitesses BV via un organe de couplage OC. Dans ce qui suit, on considère, à titre d'exemple non limitatif, que le véhicule V est de type automobile. Il s'agit par exemple d'une voiture. Mais 20 l'invention n'est pas limitée à ce type de véhicule à roues. Elle concerne en effet tout véhicule dont certaines au moins des roues (dites motrices) peuvent être entraînées en rotation par un moteur thermique via un organe de couplage et une boîte de vitesses. On a schématiquement représenté sur la figure 1 un exemple de 25 véhicule V comprenant une chaine de transmission à groupe motopropulseur comportant un moteur thermique MT et une boîte de vitesses BV associés l'un à l'autre via un organe de couplage OC. Le moteur thermique MT comprend un vilebrequin (non représenté) entraîné en rotation et auquel est solidarisé fixement un arbre moteur AM. Ce 30 dernier (AM) reçoit le couple moteur cMT qui est produit par le moteur thermique MT. La boîte de vitesses BV comprend un arbre primaire (ou d'entrée) AP, et au moins un arbre secondaire (ou de sortie) AS qui sont couplés entre eux 3052127 5 via des moyens de couplage (non illustrés). Ces derniers permettent de transmettre une partie du couple CAP reçu par l'arbre primaire AP à l'arbre secondaire AS. L'arbre secondaire AS est solidarisé fixement à un arbre de 5 transmission AT qui est chargé d'entraîner en rotation des roues du véhicule V, alors dites motrices, en leur communiquant un couple cR dit « à la roue ». Dans l'exemple illustré non limitativement sur la figure 1, l'arbre de transmission AT est chargé d'entraîner en rotation les roues du train avant TV du véhicule V (de préférence via un différentiel avant DV). Mais dans une 10 variante de réalisation il pourrait être chargé d'entraîner en rotation les roues du train arrière TR du véhicule V (de préférence via un différentiel arrière). On notera que la boîte de vitesses BV peut être de n'importe quel type. Ainsi, il pourra s'agir d'une boîte manuelle non pilotée (ou BVM) ou automatique (ou BVA) ou manuelle pilotée (ou BVMP) ou à double 15 embrayage (ou DCT) ou à transmission continument variable (ou CVT) ou intégrant une machine électrique pour les transmissions électriques (par exemple e-BVA ou e-DCT). En fait, le type de la boîte de vitesses BV dépend de la façon dont se fait le prélèvement de couple Ac dont on parlera plus loin. L'organe de couplage OC est propre à coupler l'arbre moteur AM à 20 l'arbre primaire AP pour transférer du couple de cet arbre moteur AM vers l'arbre primaire AP. Par exemple, cet organe de couplage OC peut être un embrayage. Dans ce cas, l'embrayage OC comprend un volant moteur solidarisé fixement à l'arbre moteur AM et un disque d'embrayage solidarisé fixement à l'arbre primaire AP. Mais cela n'est pas obligatoire. En effet, 25 l'organe de couplage OC pourra également être un convertisseur hydraulique de couple. On notera que l'organe de couplage OC peut être éventuellement pilotable (c'est-à-dire propre à faire varier le couple qu'il transmet à l'arbre primaire AP, par exemple par une variation du glissement entre le volant 30 moteur et le disque d'embrayage lorsqu'il constitue un embrayage). On comprendra plus loin l'intérêt de cette option. Le véhicule V comprend également au moins un organe électrique OEj qui est attelé à l'arbre moteur AM et propre à prélever du couple sur ce 3052127 6 dernier AM pour fonctionner. Cet attelage se fait via des moyens d'attelage MA couplés à l'arbre moteur AM. Par exemple, ces moyens d'attelage MA peuvent comprendre une roue solidarisée fixement à l'arbre moteur AM et destinée à entraîner au moins une courroie (ou analogue), qui est elle-même 5 couplée à au moins un organe électrique OEj. A titre d'exemple non limitatif, un organe électrique OEj peut être un alternateur ou un compresseur de la boucle froide d'une installation de chauffage/climatisation du véhicule V. Dans l'exemple illustré non limitativement sur la figure 1, le véhicule V comprend un premier organe 10 électrique 0E1 (j = 1), tel qu'un alternateur, et un second organe électrique 0E2 (j = 2), tel qu'un compresseur. Le véhicule V comprend également un calculateur CS propre à superviser le fonctionnement de sa chaine de transmission (et donc au moins le fonctionnement de son moteur thermique MT). 15 Comme illustré non limitativement sur la figure 1, un dispositif de contrôle DC, selon l'invention, comprend au moins des moyens de contrôle MC chargés d'agir en cas de détection d'une perte d'adhérence de l'une des roues motrices du véhicule V. On notera que le dispositif de contrôle DC peut soit faire partie d'un 20 calculateur assurant éventuellement au moins une autre fonction au sein du véhicule V (par exemple CS), soit comprendre son propre calculateur, comme c'est le cas dans l'exemple non limitatif illustré sur la figure 1. Par conséquent, le dispositif de contrôle DC peut être réalisé sous la forme de modules logiciels (ou informatiques ou encore « software »), ou bien d'une 25 combinaison de circuits électroniques (ou « hardware ») et de modules logiciels. La perte d'adhérence peut consister en un dérapage ou un patinage. Elle est détectée par des moyens de détection MD qui font de préférence partie du dispositif de contrôle DC, comme illustré. Cette détection peut se 30 faire par tout moyen connu de l'homme de l'art, et notamment en mettant en oeuvre une technique utilisée par un dispositif de contrôle de trajectoire de type ASR (Acceleration Slip Regulation - pour l'anti-patinage) ou TCS (Traction Control System - pour l'anti-patinage) ou ESC (Electronic Stability 3052127 7 Control - pour l'anti-dérapage) ou ESP (Electronic Stability Program - pour l'anti-dérapage), par exemple. A titre d'exemple, la détection peut se faire en comparant la vitesse en cours du véhicule V à la vitesse estimée de déplacement d'au moins une roue motrice, elle-même déduite de la vitesse 5 de rotation de cette dernière. Chaque fois qu'une perte d'adhérence a été détectée, les moyens de contrôle MC sont agencés pour déterminer une réduction du couple CAP reçu par l'arbre primaire AP qui est propre à faire cesser au moins partiellement cette perte d'adhérence, et pour déclencher un prélèvement de couple d'une 10 valeur Ac qui est égale à cette réduction déterminée en aval du moteur thermique MT et en amont de l'arbre primaire AP. Les notions « d'aval » et « d'amont » se réfèrent ici au sens de transfert du couple du moteur thermique MT vers la boîte de vitesses BV. On comprendra qu'en prélevant ainsi du couple en amont de l'arbre 15 primaire AP et en aval du moteur thermique MT, on peut instantanément réduire le couple à la roue cR et ainsi faire cesser partiellement ou totalement la perte d'adhérence détectée. De plus, la mise en oeuvre de chaque prélèvement de couple prend moins de temps qu'une modification du fonctionnement du moteur thermique MT (de l'art antérieur), et s'avère 20 techniquement plus simple et plus précise. En outre, ce prélèvement de couple Ac ne résulte pas nécessairement d'une modification d'un paramètre de fonctionnement du moteur thermique MT, ce qui évite de le dérégler temporairement. Enfin, ce prélèvement de couple Ac peut se faire aussi bien dans un véhicule à moteur à essence que dans un véhicule à moteur diesel. 25 Selon l'agencement du véhicule V, le prélèvement de couple Ac peut se faire de trois façons. Dans une première façon, les moyens de contrôle MC sont agencés pour déclencher un prélèvement de couple d'une valeur Ac égale à la réduction déterminée, au niveau de l'arbre primaire AP, par un 30 fonctionnement d'au moins un organe électrique OEj. On comprendra qu'en faisant fonctionner très temporairement un organe électrique OEj attelé à l'arbre moteur AM et qui n'était pas en 3052127 8 fonctionnement ou bien en faisant fonctionner plus fortement et très temporairement un organe électrique OEj attelé à l'arbre moteur AM et en cours de fonctionnement, on prélève un couple Ac (éventuellement en plus) sur cet arbre moteur AM, ce qui va immédiatement induire une réduction du 5 couple à la roue cR et ainsi faire cesser partiellement ou totalement la perte d'adhérence détectée. Il est important de noter qu'en raison des pertes, des inerties et des rapports de démultiplication dans la chaine de transmission en aval de l'arbre moteur AM, le couple prélevé Ac n'est pas forcément égal à la réduction du 10 couple à la roue cR. Par conséquent, le couple prélevé Ac est déterminé en tenant compte de ces pertes, ces inerties et ces rapports de démultiplication, de manière à obtenir la réduction du couple à la roue cR que l'on veut. On a schématiquement illustré dans le diagramme de la figure 2 trois exemples de courbe d'évolution temporelle de couple. Plus précisément, la 15 première courbe Cl illustre un exemple d'évolution temporelle du couple moteur cMT d'un véhicule V, la deuxième courbe C2 illustre un exemple d'évolution temporelle du couple Ac prélevé au niveau de l'arbre moteur AM en présence de la première courbe Cl et d'une réduction de couple décidée par le dispositif de contrôle DC, et la troisième courbe C3 illustre un exemple 20 d'évolution temporelle du couple CAP transmis à l'arbre primaire AP en présence des première Cl et deuxième C2 courbes. Le prélèvement de couple a lieu dans l'intervalle de temps it. Dans la deuxième façon, l'organe de couplage OC doit être pilotable afin de pouvoir faire varier le couple qu'il transmet à l'arbre primaire AP, 25 comme évoqué précédemment. Dans ce cas, les moyens de contrôle MC sont agencés pour déclencher un prélèvement de couple d'une valeur Ac égale à la réduction déterminée, au niveau de l'organe de couplage OC, par une réduction du couple CAF, transmis à l'arbre primaire AP. On comprendra qu'en réduisant très temporairement le pourcentage 30 du couple de l'arbre moteur cANA que l'organe de couplage OC transmet à l'arbre primaire AP (par exemple en augmentant le glissement entre le volant moteur et le disque d'embrayage), on prélève un couple Ac (éventuellement en plus) au niveau de l'organe de couplage OC, ce qui va immédiatement 3052127 9 induire une réduction du couple à la roue cR et ainsi faire cesser partiellement ou totalement la perte d'adhérence détectée. Il est important de noter qu'en raison des pertes, des inerties et des rapports de démultiplication dans la chaine de transmission en aval de l'arbre 5 primaire AP, le couple prélevé Ac n'est pas forcément égal à la réduction du couple à la roue cR. Par conséquent, le couple prélevé Ac est déterminé en tenant compte de ces pertes, ces inerties et ces rapports de démultiplication, de manière à obtenir la réduction du couple à la roue cR que l'on veut. Les trois exemples de courbe d'évolution temporelle de couple 10 illustrés dans le diagramme de la figure 2 s'appliquent également à cette deuxième façon (dans ce cas, la deuxième courbe C2 illustre un exemple d'évolution temporelle du couple Ac prélevé au niveau de l'organe de couplage OC en présence de la première courbe Cl et d'une réduction de couple décidée par le dispositif de contrôle DC). 15 La troisième façon est une combinaison des première et deuxième façons. Elle nécessite donc également que l'organe de couplage OC soit pilotable afin de pouvoir faire varier le couple qu'il transmet à l'arbre primaire AP. Dans ce cas, les moyens de contrôle MC sont agencés pour déclencher un prélèvement de couple d'une première fraction Acl d'une valeur Ac égale 20 à la réduction déterminée, au niveau de l'arbre primaire AP, par un fonctionnement d'au moins un organe électrique OEj, et d'une seconde fraction Ac2 de cette valeur Ac, complémentaire de la première fraction Acl (soit Ac = Acl + Ac2), au niveau de l'organe de couplage OC, par une réduction du couple CAF, transmis à l'arbre primaire AP. 25 Les première Acl et seconde Ac2 fractions de la valeur Ac peuvent être déterminées par les moyens de contrôle MC en fonction des capacités de prélèvement en cours respectives des organes électriques OEj et de l'organe de couplage OC. En d'autres termes, si la quantité de couple qui peut être prélevée par les organes électriques OEj sur l'arbre moteur AM est très faible, 30 alors on va privilégier un prélèvement (total ou quasi-total) du couple au niveau de l'organe de couplage OC. A l'inverse, si la quantité de couple qui peut être prélevée au niveau de l'organe de couplage OC est très faible, alors on va privilégier un prélèvement (total ou quasi-total) du couple par les 3052127 10 organes électriques OEj sur l'arbre moteur AM. Il est important de noter qu'en raison des pertes, des inerties et des rapports de démultiplication dans la chaine de transmission en aval de l'arbre primaire AP, le couple prélevé Ac (= Ac1 + Ac2) n'est pas forcément égal à la 5 réduction du couple à la roue cR. Par conséquent, les couples prélevés Ac1 et Ac2 sont déterminés en tenant compte de ces pertes, ces inerties et ces rapports de démultiplication, de manière à obtenir la réduction du couple à la roue cR que l'on veut. On notera également que les moyens de contrôle MC peuvent être 10 agencés pour déterminer la réduction du couple CAP reçu par l'arbre primaire AP, et résultant d'un prélèvement au niveau de l'arbre moteur AM et/ou de l'organe de couplage OC, à partir de la vitesse en cours du véhicule V, de la vitesse estimée de déplacement d'au moins une roue faisant l'objet de la perte d'adhérence détectée, d'une consigne cons(cMT) du couple moteur 15 devant être transmis à l'organe de couplage OC et/ou d'une consigne cons(cAR) du couple devant être transmis par l'organe de couplage OC à l'arbre primaire AP. La consigne cons(cMT) du couple moteur devant être transmis à l'organe de couplage OC et la consigne cons(cAR) du couple devant être 20 transmis par l'organe de couplage OC à l'arbre primaire AP sont calculées en permanence au sein du calculateur CS supervisant le fonctionnement du moteur thermique MT. Par conséquent, elles peuvent être facilement obtenues en direct par le dispositif de contrôle DC. 25 REVENDICATIONS1. Dispositif (DC) pour contrôler le couple transmis à des roues d'un véhicule (V) comprenant un moteur thermique (MT) couplé à un arbre moteur (AM), au moins un organe électrique (OEj) attelé audit arbre moteur (AM) et propre à prélever du couple sur ce dernier (AM), une boîte de vitesses (BV) comportant un arbre primaire (AP) propre à recevoir du couple, et un organe de couplage (OC) propre à coupler ledit arbre moteur (AM) audit arbre primaire (AP) pour transférer du couple du premier (AM) vers le dernier (AP), caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de contrôle (MC) agencés, en cas de détection d'une perte d'adhérence d'au moins l'une desdites roues, pour déterminer une réduction dudit couple reçu par ledit arbre primaire (AP) propre à faire cesser au moins partiellement cette perte d'adhérence, et pour déclencher un prélèvement de couple, d'une valeur égale à ladite réduction déterminée, en aval dudit moteur thermique (MT) et en amont dudit arbre primaire (AP). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens de contrôle (MC) sont agencés pour déclencher un prélèvement de couple d'une valeur égale à ladite réduction déterminée, au niveau dudit arbre primaire (AP), par un fonctionnement d'au moins un organe électrique (OEj). 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'en présence d'un organe de couplage (OC) propre à faire varier le couple qu'il transmet audit arbre primaire (AP), lesdits moyens de contrôle (MC) sont agencés pour déclencher un prélèvement de couple d'une valeur égale à ladite réduction déterminée, au niveau dudit organe de couplage (OC), par une réduction dudit couple transmis audit arbre primaire (AP). 4. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'en présence d'un organe de couplage (OC) propre à faire varier le couple qu'il transmet audit arbre primaire (AP), lesdits moyens de contrôle (MC) sont agencés pour déclencher un prélèvement de couple d'une première fraction d'une valeur égale à ladite réduction déterminée, au niveau dudit arbre primaire (AP), par un fonctionnement d'au moins un organe électrique (OEj), et d'une seconde 3052127 12 fraction de cette valeur, complémentaire de ladite première fraction, au niveau dudit organe de couplage (OC), par une réduction dudit couple transmis audit arbre primaire (AP). 5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que 5 lesdits moyens de contrôle (MC) sont agencés pour déterminer ladite réduction du couple reçu par l'arbre primaire (AP) à partir d'une vitesse en cours dudit véhicule (V), d'une vitesse estimée de déplacement d'au moins une roue faisant l'objet de ladite perte d'adhérence, d'une consigne du couple moteur devant être transmis audit organe de couplage (OC) et/ou d'une la consigne du couple devant être transmis par ledit organe de couplage (OC) audit arbre primaire (AP). 6. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de détection (MD) agencés pour détecter ladite perte d'adhérence. 15 7. Véhicule (V) comprenant un moteur thermique (MT) couplé à un arbre moteur (AM), au moins un organe électrique (OEj) attelé audit arbre moteur (AM) et propre à prélever du couple sur ce dernier (AM), une boîte de vitesses (BV) comportant un arbre primaire (AP) propre à recevoir du couple, et un organe de couplage (OC) propre à coupler ledit arbre moteur (AM) audit 20 arbre primaire (AP) pour transférer du couple du premier (AM) vers le dernier (AP), caractérisé en ce qu'il comprend en outre un dispositif de contrôle (DC) selon l'une des revendications précédentes. 8. Véhicule selon la revendication 7, caractérisé en ce qu'il est de type automobile.