Brevet FR3120102A1 — publié le 20220826

L’invention concerne un module (48) pour un système d’entraînement et de synchronisation (4) d’un arbre intermédiaire (5) d’une boîte de transmission (3), ledit module comprenant : - un dispositif d’accouplement (26) comprenant un élément d’entrée (27) destiné à être accouplé en rotation à une machine électrique réversible (24) et un élément de sortie (28) destiné à être accouplé en rotation à l’arbre intermédiaire (5), le dispositif d’accouplement (26) présentant un état accouplé dans lequel le dispositif d’embrayage est apte à transmettre un couple entre l’élément d’entrée (27) et l’élément de sortie (28) et un état désaccouplé dans lequel l’élément d’entrée (27) et l’élément de sortie (28) sont désaccouplés ; et - un dispositif de blocage (42) qui présente un état de blocage dans lequel ledit dispositif de blocage (42) bloque en rotation l’élément d’entrée (27) du dispositif d’embrayage et un état libéré dans lequel ledit dispositif de blocage (42) autorise la rotation de l’élément d’entrée (27). Figure à publier : 2 Module pour un système de synchronisation et d’entraînement d’un arbre intermédiaire d’une boîte de transmission L’invention se rapporte au domaine des transmissions de véhicule et concerne plus particulièrement un module pour un système de synchronisation et d’entraînement d’un arbre intermédiaire d’une boîte de transmission ainsi qu’un procédé de pilotage d’un tel système de synchronisation et d’entraînement. Arrière-plan technologique Il est connu des boîtes de transmission de véhicule comportant un arbre primaire destiné à être entraîné par un moteur thermique du véhicule, un arbre secondaire destiné à entraîner des roues motrices du véhicule et un arbre intermédiaire apte à être accouplé à l’arbre de sortie et à l’arbre d’entrée par des trains d’engrenage correspondant à différents rapports de vitesses. Le document WO04013517 enseigne d’utiliser un frein de boîte accouplé à l’arbre intermédiaire de la boîte de transmission pour freiner l’arbre intermédiaire lors des phases transitoires de changement de rapport de vitesse, ce qui permet de favoriser la synchronisation de la boîte de transmission et ainsi de diminuer la durée des phases transitoires de changement de rapport de vitesse. Les documents GB1435517 et AT520019 divulguent une machine électrique réversible qui est accouplée de façon permanente à l’arbre intermédiaire de la boîte de transmission. La machine électrique réversible est ainsi apte à fonctionner en mode générateur de courant pour diminuer la vitesse de l’arbre intermédiaire ou en mode moteur pour augmenter la vitesse de l’arbre intermédiaire lors des phases transitoires de changement de rapport de vitesse afin de favoriser la synchronisation de la boîte de transmission. Dans ces documents, la machine électrique réversible est toujours liée à l’arbre intermédiaire et génère ainsi un couple de trainée augmentant la consommation de carburant du moteur principal. De plus, en cas de dysfonctionnement de la machine électrique réversible ou lorsque la batterie a atteint sa charge maximale de sorte que l’utilisation de la machine électrique réversible pour freiner l’arbre intermédiaire risquerait de l’endommager, il n’est alors plus possible de freiner l’arbre intermédiaire de la boîte de transmission lors des phases transitoires de changement de rapport de vitesse, ce qui pose notamment de problèmes de sécurité. Résumé Une idée à la base de l’invention est de proposer un module pour un système d’entraînement et de synchronisation d’un arbre intermédiaire qui permette de remédier aux inconvénients de l’état de la technique en permettant l’utilisation d’une machine électrique réversible pour synchroniser la boîte de transmission sans augmenter la consommation du moteur principal ni altérer la sécurité du véhicule. Pour cela, selon un mode de réalisation, l’invention concerne un module pour un système d'entraînement et de synchronisation d'un arbre intermédiaire d'une boîte de transmission, ledit module comprenant : - un palier destiné à être monté fixe en rotation sur le châssis du véhicule ; - un dispositif d'accouplement mobile en rotation par rapport au palier comprenant un élément d'entrée destiné à être accouplé en rotation à une machine électrique réversible et un élément de sortie destiné à être accouplé en rotation à l'arbre intermédiaire, le dispositif d'accouplement présentant un état accouplé dans lequel le dispositif d'embrayage est apte à transmettre un couple entre l'élément d'entrée et l'élément de sortie et un état désaccouplé dans lequel l'élément d'entrée et l'élément de sortie sont désaccouplés ; et - un dispositif de blocage qui présente un état de blocage dans lequel ledit dispositif de blocage bloque en rotation l'élément d'entrée du dispositif d'embrayage par rapport au palier et un état libéré dans lequel ledit dispositif de blocage autorise la rotation de l'élément d'entrée par rapport au palier. Ainsi, grâce au dispositif d’accouplement, la machine électrique réversible peut être désaccouplée de l’arbre intermédiaire hors des phases transitoires de changement de rapport de vitesse, ce qui permet de réduire la consommation du moteur principal. En outre, en plaçant le système de blocage à l’état de blocage, le dispositif d’accouplement est susceptible d’agir comme un frein de boîte sans solliciter la machine électrique réversible, notamment en cas de défaillance de la machine électrique réversible ou lorsque la batterie alimentant la machine électrique réversible a atteint sa charge maximale. Selon d’autres modes de réalisation avantageux, un tel module peut présenter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes. Selon un mode de réalisation, l’élément d’entrée est supporté et guidé en rotation par le palier. Selon un mode de réalisation, le dispositif de blocage comporte un élément mobile entre une position de blocage dans laquelle ledit élément mobile est en contact avec l’élément d’entrée afin de le bloquer en rotation et une position libérée dans laquelle ledit élément mobile est écarté de l’élément d’entrée afin d’autoriser sa rotation. Ainsi, le blocage est directement réalisé au niveau de l’élément d’entrée, ce qui évite les jeux angulaires entre le point d’application de l’effort de blocage et l’élément d’entrée du dispositif d’embrayage et permet ainsi d’optimiser les performances du dispositif d’accouplement lorsqu’il agit comme frein de boîte, de limiter les bruits indésirables et d’augmenter la fiabilité du système d’entraînement et de synchronisation. Selon un mode de réalisation, l’élément d’entrée comporte un moyeu d’entrée qui est supporté et guidé en rotation à l’intérieur du palier et, dans la position de blocage, l’élément mobile est en contact avec le moyeu d’entrée. Selon un mode de réalisation, le dispositif de blocage comporte une pluralité d’orifices ménagés sur un pourtour externe du moyeu d’entrée et l’élément mobile est un pion qui est monté coulissant dans un alésage ménagé dans le palier et qui présente une extrémité qui est insérée à l’intérieur de l’un des orifices lorsque le pion est dans la position de blocage. Selon un mode de réalisation, les orifices comportent des chanfreins d’entrée pour faciliter l’insertion du pion dans les orifices dans la position de blocage. Selon un mode de réalisation alternatif ou complémentaire, le pion comporte un chanfrein d’extrémité pour faciliter l’insertion du pion dans l’un des orifices dans la position de blocage. Selon un mode de réalisation, le dispositif de blocage comporte un organe de rappel configuré pour rappeler l’élément mobile vers la configuration libérée et est raccordé à un circuit pneumatique ou hydraulique de commande qui est configuré pour déplacer l’élément mobile vers la position de blocage. Ceci permet de limiter la consommation énergétique du dispositif de blocage puisque le dispositif de blocage sera le plus souvent à l’état libéré et ne sera à l’état de blocage qu’en de rares occasions. Selon un mode de réalisation, le module comprend outre un train d’engrenage réducteur qui est accouplé à l’élément d’entrée du dispositif d’accouplement et est destiné à accoupler en rotation l’élément d’entrée du dispositif d’accouplement à la machine électrique réversible et, à l’état de blocage, le dispositif de blocage coopère avec un engrenage du train d’engrenage réducteur afin de le bloquer en rotation. Selon un mode de réalisation, le dispositif d’accouplement est un dispositif humide multidisque. Un tel dispositif d’accouplement présentant des capacités de refroidissement accrues et un fonctionnement silencieux, il est particulièrement adapté pour une utilisation en tant que frein moteur. Selon un mode de réalisation, l’invention concerne également un système d’entraînement et de synchronisation d’un arbre intermédiaire d’une boîte de transmission comportant un module précité et une machine électrique réversible comportant un rotor qui est accouplé à l’élément d’entrée du dispositif d’accouplement. Selon un mode de réalisation, le rotor de la machine électrique réversible est accouplé à l’élément d’entrée du dispositif d’accouplement par un train d’engrenage réducteur. Selon un mode de réalisation, l’invention concerne également un ensemble de transmission comportant une boîte de transmission qui comprend un arbre primaire destiné à être relié à un moteur principal, un arbre secondaire destiné à être relié aux roues motrices d’un véhicule et un arbre intermédiaire apte à être accouplé à l’arbre de sortie et à l’arbre d’entrée par des trains d’engrenage, l’ensemble de transmission comportant en outre un système d’entraînement et de synchronisation précité, l’élément de sortie du dispositif d’accouplement étant accouplé en rotation à l’arbre intermédiaire. Selon un mode de réalisation, l’invention concerne également un véhicule comportant un ensemble de transmission précité, un moteur principal relié à l’arbre primaire par un dispositif d’embrayage et des roues motrices reliées à l’arbre secondaire. Enfin, selon un mode de réalisation, l’invention concerne un procédé de pilotage d’un système d’entraînement et de synchronisation d’un arbre intermédiaire d’une boîte de transmission, comportant l’étape de déplacer le dispositif de blocage de l’état libéré vers l’état de blocage en réponse à la détection d’un évènement critique. Selon un mode de réalisation, l’évènement critique est représentatif d’un dysfonctionnement de la machine électrique réversible, d’un état de charge d’une batterie alimentant la machine électrique réversible qui est au-dessus d’un seuil de charge maximal, d’une température inférieure à une température minimale d'utilisation de la batterie ou d’une température supérieure à une température maximale d'utilisation de la batterie. Selon un mode de réalisation, en réponse à une instruction de changement de rapport de vitesse lorsque le dispositif de blocage est à l’état de blocage, l’on pilote le dispositif d’accouplement en fonction d’un signal représentatif d’une consigne de vitesse de rotation de l’arbre intermédiaire de manière que le dispositif d’accouplement applique un couple résistant permettant à l’arbre intermédiaire d’atteindre la consigne de vitesse de rotation de l’arbre intermédiaire. Breve description des figures L’invention sera mieux comprise, et d'autres buts, détails, caractéristiques et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement au cours de la description suivante de plusieurs modes de réalisation particuliers de l’invention, donnés uniquement à titre illustratif et non limitatif, en référence aux dessins annexés. La illustre une chaîne de transmission d’un véhicule équipé d’un système d’entraînement et de synchronisation de l’arbre intermédiaire de la boîte de transmission. La est une vue partielle, écorchée, en perspective représentant le dispositif d’embrayage et le dispositif de blocage du système d’entraînement et de synchronisation de la . La est une vue en coupe du dispositif d’embrayage et du dispositif de blocage de la . La est une autre vue en coupe du dispositif d’embrayage et du dispositif de blocage de la selon un autre plan de coupe. Module (48) pour un système d’entraînement et de synchronisation (4) d’un arbre intermédiaire (5) d’une boîte de transmission (3), ledit module comprenant : - un palier (33) destiné à être monté fixe en rotation sur le châssis du véhicule ; - un dispositif d’accouplement (26) mobile en rotation par rapport au palier (33) comprenant un élément d’entrée (27) destiné à être accouplé en rotation à une machine électrique réversible (24) et un élément de sortie (28) destiné à être accouplé en rotation à l’arbre intermédiaire (5), le dispositif d’accouplement (26) présentant un état accouplé dans lequel le dispositif d’embrayage est apte à transmettre un couple entre l’élément d’entrée (27) et l’élément de sortie (28) et un état désaccouplé dans lequel l’élément d’entrée (27) et l’élément de sortie (28) sont désaccouplés ; et - un dispositif de blocage (42) qui présente un état de blocage dans lequel ledit dispositif de blocage (42) bloque en rotation l’élément d’entrée (27) du dispositif d’embrayage par rapport au palier (33) et un état libéré dans lequel ledit dispositif de blocage (42) autorise la rotation de l’élément d’entrée (27) par rapport au palier (33). Module (48) selon la revendication 1, dans lequel le dispositif de blocage (42) comporte un élément mobile entre une position de blocage dans laquelle ledit élément mobile est en en contact avec l’élément d’entrée (27) afin de le bloquer en rotation et une position libérée dans laquelle ledit élément mobile est écarté de l’élément d’entrée (27) afin d’autoriser sa rotation. Module (48) selon la revendication 2, dans lequel l’élément d’entrée (27) comporte un moyeu d’entrée (29) qui est supporté et guidé en rotation à l’intérieur du palier (33) et dans lequel, dans la position de blocage, l’élément mobile est en contact avec le moyeu d’entrée (29). Module (48) selon la revendication 3, dans lequel le dispositif de blocage comporte une pluralité d’orifices (44) ménagés sur un pourtour externe du moyeu d’entrée (29) et dans lequel l’élément mobile est un pion (45) qui est monté coulissant dans un alésage ménagé dans le palier (33) et qui présente une extrémité qui est insérée à l’intérieur de l’un des orifices (44) lorsque le pion (45) est dans la position de blocage. Module (48) selon la revendication 4, dans lequel les orifices (44) comportent des chanfreins d’entrée et le pion (45) comporte un chanfrein d’extrémité, les chanfreins d’entrée et le chanfrein d’extrémité étant configurés pour faciliter l’insertion du pion dans les orifices (44) dans la position de blocage. Module (48) selon l’une quelconque des revendications 2 à 5, dans lequel le dispositif de blocage (42) comporte un organe de rappel (47) configuré pour rappeler l’élément mobile vers la configuration libérée et est raccordé à un circuit pneumatique ou hydraulique de commande qui est configuré pour déplacer l’élément mobile vers la position de blocage. Module (48) selon la revendication 1, comprenant en outre un train d’engrenage réducteur (25) qui est accouplé à l’élément d’entrée (27) du dispositif d’accouplement (26) et est destiné à accoupler en rotation l’élément d’entrée (27) du dispositif d’accouplement (26) à la machine électrique réversible (24) et dans lequel à l’état de blocage, le dispositif de blocage (42) coopère avec un engrenage du train d’engrenage réducteur (25) afin de le bloquer en rotation. Module (48) selon l’une quelconque des revendications 1 à 7, dans lequel le dispositif d’accouplement (26) est un dispositif humide multidisque. Système d’entraînement et de synchronisation (4) d’un arbre intermédiaire (5) d’une boîte de transmission (3) comportant un module (48) selon l’une quelconque des revendications 1 à 8 et une machine électrique réversible (24) comportant un rotor qui est accouplé à l’élément d’entrée (27) du dispositif d’accouplement (26). Ensemble de transmission comportant une boîte de transmission (3) qui comprend un arbre primaire (6) destiné à être relié à un moteur principal (2), un arbre secondaire (9) destiné à être relié aux roues motrices d’un véhicule et un arbre intermédiaire (5) apte à être accouplé à l’arbre de sortie et à l’arbre d’entrée par des trains d’engrenage, l’ensemble de transmission comportant en outre un système d’entraînement et de synchronisation (4) selon la revendication 9, l’élément de sortie (28) du dispositif d’accouplement (26) étant accouplé en rotation à l’arbre intermédiaire (5). Véhicule comportant (2) un ensemble de transmission selon la revendication 10, un moteur principal (2) relié à l’arbre primaire (6) par un dispositif d’embrayage (8) et des roues motrices reliées à l’arbre secondaire (9). Procédé de pilotage d’un système d’entraînement et de synchronisation (4) d’un arbre intermédiaire (5) d’une boîte de transmission (3) selon la revendication 9, comportant l’étape de déplacer le dispositif de blocage de l’état libéré vers l’état de blocage en réponse à la détection d’un évènement critique. Procédé de pilotage selon la revendication 12, dans lequel l’évènement critique est représentatif d’un dysfonctionnement de la machine électrique réversible d’un état de charge d’une batterie (43) alimentant la machine électrique réversible (24) qui est au-dessus d’un seuil de charge maximal, d’une température inférieure à une température minimale d'utilisation de la batterie ou d’une température supérieure à une température maximale d'utilisation de la batterie. Procédé selon la revendication 12 ou 13, dans lequel en réponse à une instruction de changement de rapport de vitesse lorsque le dispositif de blocage est à l’état de blocage, l’on pilote le dispositif d’accouplement (26) en fonction d’un signal représentatif d’une consigne de vitesse de rotation de l’arbre intermédiaire (5) de manière que le dispositif d’accouplement (26) applique un couple résistant permettant à l’arbre intermédiaire (5) d’atteindre la consigne de vitesse de rotation de l’arbre intermédiaire (5).