Brevet FR3090062A1 — publié le 20200619

Description Titre de l'invention : PROCEDE ET DE DISPOSITIF DE CONTROLE MECANIQUE D'UN VEHICULE EN PHASE DE RELACHEMENT DE FREIN DE PARKING [pool j La présente invention se rapporte à la commande des freins de parking de véhicule. [0002] Plus précisément elle a pour objet un procédé de contrôle mécanique d'un véhicule en phase de relâchement d'un frein de parking immobilisant le véhicule par blocage d'un élément appartenant à la chaîne cinématique du véhicule. [0003] Elle a également pour objet un dispositif de contrôle mécanique d'un véhicule en phase de relâchement d'un frein de parking comportant une roue de parking capable d'immobiliser le véhicule par blocage d'un élément tournant de la chaîne cinématique reliant la boîte de vitesses aux roues du véhicule, et un véhicule comportant un tel dispositif. [0004] Les systèmes de frein de parking, ont pour fonction de bloquer les roues d'un véhicule lorsque celui-ci est à l'arrêt. Ces systèmes s'activent à la demande du conducteur sur le sélecteur de vitesses, à sa disposition dans l'habitacle du véhicule. [0005] Ils sont composés principalement d'une roue de parking, ou « roue de Park », dentée, solidaire d'une partie de la boîte de vitesse (comme le différentiel, l'arbre secondaire...), d'un doigt de Park, solidaire du carter de boîte, qui pivote en direction de la roue de parking, pour immobiliser celle-ci, et d'un système de guidage de ce doigt. Lors de l'enclenchement du Park par le conducteur, le doigt de Park est amené, grâce au système de guidage, dans une position, qui lui permet de venir s'insérer dans une dent de la roue de Park. La roue de Park est bloquée. La roue de Park étant reliée au véhicule par les transmissions, le véhicule est ainsi immobilisé. Lorsque l'immobilisation du véhicule a lieu sur une pente, les efforts générés par le poids du véhicule sont transmis à l'ensemble des éléments mécaniques reliant le véhicule au système Park, qui se mettent alors sous contrainte. [0006] Lorsque le frein de parking est implanté sur le différentiel de la transmission, les éléments du véhicule entrant en contrainte lors du serrage du frein de parking, comprennent les pneus et les suspensions, les arbres de transmission, le différentiel, l'arbre secondaire, la roue de Park et le doigt de Park. Lorsque le conducteur sort du mode Park, avec son levier, ou sélecteur, de commande, par exemple pour passer en mode Drive, des efforts sont appliqués sur le doigt de Park afin de le faire sortir des dents de la roue de parking, pour l'écarter de celle-ci. [0007] Lorsque le véhicule est en pente, l'ensemble des éléments mécaniques de la chaîne cinématique, sont sous contrainte, avant le retrait du Park, en raison du poids du 2 véhicule, qui est « vu » par tous ces éléments. Lors du dégagement du frein de Park, les contraintes accumulées dans ces éléments mécaniques se relâchent brusquement et « répondent » mécaniquement. Ils entrent en résonance, à des fréquences variées et avec des amplitudes de mode plus ou moins importantes. Ces fréquences et ces amplitudes dépendent de caractéristiques, telles que la raideur, les inerties, du système mis sous contrainte. [0008] Sur les graphes de vibrations, on distingue généralement une première phase de résonance de la chaîne cinématique sur la raideur des transmissions, et une deuxième phase de résonance du train avant sur la raideur des tampons de suspension. Ces résonances provoquent des vibrations, qui se transmettent à l'ensemble des pièces de la caisse, et à partir de celles-ci, dans l'habitacle. Ces vibrations provoquent un bruit important, au moment du relâchement du doigt de Park, qui est très gênant pour le conducteur et les passagers. Ce phénomène intervient pendant la phase transitoire durant laquelle le véhicule est bloqué par les freins, et le doigt de Park est retiré de la roue dentée [0009] L'utilisation du Frein de Parking Automatique, s'il est présent sur le véhicule, peut apporter ponctuellement une réponse à ce problème, en bloquant automatiquement les disques de frein avant l'engagement du Park, de manière à bloquer les contraintes générées par le poids du véhicule en pente. Toutefois, le recours systématique au FPA, n'est pas envisageable, en premier lieu à cause du coût élevé de cette fonction, mais également car le FPA ne peut pas être utilisé dans certains pays froids, en raison du risque de blocage des disques de frein. [0010] L'implantation de la roue de parking sur l'arbre primaire de la transmission, permet de réduire le phénomène, car le système qui entre en résonnance a une réponse plus favorable. En effet, l'inertie mise en jeu du côté de la boite de vitesses est alors plus importante. Mais le plus souvent, cette implantation n'est pas possible sur les architectures de boîte de vitesses, par manque de place sur la ligne primaire. [0011] Avec l'implantation de la roue de parking sur l'arbre secondaire de la transmission, ou encore sur le différentiel, le problème du relâchement brutal de la chaîne cinématique lors du dégagement du doigt de parking et du bruit généré, reste entier. [0012] La présente invention vise à résoudre ce problème de bruit, en modifiant le système mécanique qui entre en résonnance, afin de provoquer une réponse vibratoire du système en contrainte plus favorable, au sens où elle réduit le bruit dans l'habitacle. [0013] Dans ce but, elle propose de coupler à la chaîne cinématique mise en contrainte par le frein de parking, entre ce dernier et les roues motrices du véhicule, un ensemble mécanique qui introduit dans celle-ci, avant le relâchement effectif du frein de parking, une masse d'inertie permettant de filtrer les oscillations de la boîte de vitesses transmises aux roues du véhicule. 3 [0014] Dans un mode de réalisation particulier de l'invention, l'ensemble mécanique couplé à la chaîne cinématique, comprend une source motrice du véhicule. [0015] Le dispositif de contrôle mécanique proposé, comporte un ensemble mécanique in- troduisant dans la chaîne cinématique lorsqu'il est couplé à celles-ci, une masse d'inertie permettant de filtrer les oscillations de la boîte de vitesses qui sont transmises aux roues du véhicule, lors du relâchement du frein de parking. [0016] Selon d'autres caractéristiques de l'invention : - l'ensemble mécanique couplé à la chaîne cinématique comprend une source motrice du véhicule, - la source motrice est une machine électrique entraînant un arbre primaire de la boîte de vitesses - le couplage de la machine électrique sur la chaîne cinématique est obtenu en crabotant sur un arbre secondaire de la boîte, un pignon entraîné par la machine électrique. [0017] L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation non limitatif de celle-ci, en se reportant aux dessins annexés, sur lesquels : [Fig. 1] est un schéma d'architecture illustrant une application non limitative de l'invention sur une architecture de véhicule hybride. [0018] [fig.2] reproduit des graphiques de calculs dans différentes configurations. [0019] Sur la [Fig. 1] on a représenté schématiquement l'ensemble des composants de la chaîne cinématique d'un véhicule hybride, mise en contrainte lors de l'engagement du frein de parking, et relâchée brusquement lors du dégagement de celui-ci. [0020] D'un côté, on a le GMP (Groupe Motopropulseur), composé de la boîte de vitesses 1 du véhicule hybride et de ses ces sources motrices (moteur thermique 2, machine électrique principale 3, machine électrique secondaire 4). De l'autre, la masse du véhicule (caisse et habitacle) 4. Ces deux sous-ensembles sont reliés aux pneus 5 des roues motrices, le premier par les arbres de transmission 6 reliant le différentiel 7 de la transmission aux roues, le second par les bras de suspension des roues. La caisse et l'habitacle sont regroupés dans la masse 9. La roue de parking (non représentée) est montée par exemple sur l'arbre secondaire 10, ou sur le différentiel 7. Le dispositif de contrôle mécanique proposé, comporte cette roue de parking, capable d'immobiliser le véhicule par blocage d'un élément tournant de la chaîne cinématique reliant la boîte de vitesses aux roues. La roue de parking est une roue crantée, qui coopère avec un doigt de parking engagé entre ses crans pour immobiliser le véhicule. Le relâchement du frein de parking intervient lors de l'éjection du doigt de parking à l'écart de la roue de parking. [0021] Dans ce GMP, le moteur thermique 2 et la machine électrique principale 3 sont implantés tous les deux sur la ligne primaire de la boîte. Le moteur thermique est relié à un arbre primaire plein 11 et la machine électrique à un arbre primaire creux 12 concentrique à celui-ci. L'arbre primaire plein 11 porte deux pignons fous 13, 14 qui descendent le mouvement du moteur thermique sur r atimt secondaire, pour établir l'un ou l'autre deux rapports thermiques (le deuxième T2 et le quatrième T4). L'arbre primaire creux porte deux dentures fixes ou pignons de descente 15, 16, descendant le mouvement de la machine électrique principale 3 sur deux pignons fous de l'arbre secondaire 17, 18, pour établir l'un ou l'autre de deux rapports électriques EV1, EV2, grâce au déplacement d'un coupleur 19. La solution proposée consiste à coupler à l'arbre secondaire 10de la boîte, un système mécanique en contrainte, avant le dégagement du doigt de parking. Le dispositif de contrôle comporte cet ensemble mécanique, qui introduit dans la chaîne cinématique lorsqu'il est couplé à celles-ci, une niasse d'inertie permettant de filtrer les oscillations de la boîte de vitesses transmises aux roues lors du relâchement du frein de parking. [0022] Dans l'exemple de réalisation non limitatif illustré par la [Fig. 1], l'ensemble mécanique qui entre en résonnance lors du relâchement du frein de parking, est constitué de l'arbre primaire creux 12, de ses deux pignons de descente 15, 16, et de la machine électrique principale 3. 11 est différent de l'ensemble initial, car il inclut la machine électrique principale et bénéficie de l'inertie de celle-ci. En résumé : - l'ensemble mécanique couplé à la chaîne cinématique comprend une source motrice du véhicule, - la source motrice est une machine électrique entraînant un arbre primaire de la boîte de vitesses, - le couplage de la machine électrique sur la chaîne cinématique est obtenu en crabotant sur un arbre secondaire de la boîte de vitesses, un pignon entraîné par la machine électrique. [0023] [fig.2] illustre le comportement du véhicule au travers des oscillations d'une roue (le véhicule. Celui-ci a été préalablement garé en pente vers l'avant, et immobilisé en serrant le frein de parking. Les courbes reproduites sont obtenues par simulation. Elles illustrent le comportement de la roue avant (gauche), lors d'un relâchement du frein de parking. Elles mettent en évidence des résonnances des amplitudes de résonnance moins importantes, et des fréquences différentes si un rapport est engagé lors du relâchement du frein de parking. Leur comparaison permet de déterminer la situation la plus favorable pour réduire les vibrations. [0024] Sur le schéma l'instant to correspond à l'éjection du doigt de parking, en tenant compte du temps de réponse de la commande. Le relâchement effectif du frein de parking intervient seulement lorsque le doigt de parking est éjecté à l'écart de la roue de parking. La roue avant entre ensuite en mouvement, avec des déplacements (de l'ordre de quelques millimètres). Pendant les premières oscillations (environ un dixième de seconde), qui sont les plus importantes, l'inertie de la boîte de vitesses vibre sur la raideur des arbres de transmission. L'amplitude des suivantes se réduit, le train venant à son tour vibrer sur les transmissions. [0025] La première courbe reproduite (A) correspond à la configuration habituelle de la boîte, c'est-à-dire lorsque aucun rapport n'est craboté dans celle-ci lors du relâchement du frein de parking. La deuxième courbe (B), correspond à l'engagement préliminaire du deuxième rapport électrique (EV2). Elle montre des oscillations réduites par rapport à la première. La troisième courbe (C), correspond à rengagement préliminaire du premier électrique (EV1). Elle met en évidence des oscillations encore moindres. C'est donc la situation la plus avantageuse. A titre de comparaison, une quatrième courbe (D) correspond à l'ajout d'une inertie de 2500 grammes. [0026] L'avantage de la solution proposé est qu'elle n'introduit aucun coût supplémentaire dans la transmission, puisqu'il s'agit seulement d'une modification dans le logiciel de contrôle véhicule (soft). Cette modification doit simplement permettre de venir craboter dans cet exemple le premier rapport électrique, avant le dégagement du Park. Le crabotage et le couplage de la machine électrique, n'a pas de fonction de blocage du véhicule (pas de fonction Park). -11 sert simplement à réduire les résonnances et les réponses mécaniques des éléments en contrainte, et peut intervenir peu de temps, voire immédiatement avant le désengagement du Park. 6