EP4599174A1 - Procede de pilotage d'un dispositif de synchronisation d'une boite de vitesses pilotee d'un vehicule automobile - Google Patents

Procede de pilotage d'un dispositif de synchronisation d'une boite de vitesses pilotee d'un vehicule automobile

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EP4599174A1
EP4599174A1 EP23783483.3A EP23783483A EP4599174A1 EP 4599174 A1 EP4599174 A1 EP 4599174A1 EP 23783483 A EP23783483 A EP 23783483A EP 4599174 A1 EP4599174 A1 EP 4599174A1
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EP
European Patent Office
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synchronization
interval
depression
force
control method
Prior art date
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Pending
Application number
EP23783483.3A
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German (de)
English (en)
Inventor
Eric Schaeffer
Yohan MILHAU
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Stellantis Auto SAS
Original Assignee
Stellantis Auto SAS
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Publication date
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    • F16H61/688—Control functions within control units of change-speed- or reversing-gearings for conveying rotary motion ; Control of exclusively fluid gearing, friction gearing, gearings with endless flexible members or other particular types of gearing specially adapted for stepped gearings without interruption of drive with two inputs, e.g. selection of one of two torque-flow paths by clutches

Definitions

  • the technical context of the present invention is that of controlled gearboxes for motor vehicles. More particularly, the invention relates to a method for controlling a synchronization device of a controlled gearbox of a motor vehicle.
  • manually operated gearboxes of motor vehicles comprise a first shaft linked to the engine by a clutch, and a second parallel shaft linked to the drive wheels of the motor vehicle. These shafts can be connected together by pairs of pinions transmitting the movement from one to the other according to different gear ratios, to create transmission ratios.
  • One of the pinions of each pair is secured to one of the shafts, the other pinion of the pair is mounted to rotate freely on the other shaft, and can be made secured to its shaft by the axial sliding of a synchronization sleeve.
  • a known disadvantage of these architectures lies in the fact that the primary shaft supporting a rotor of the rotating electrical machine has a significant moment of inertia, leading to the need to provide significant work to synchronize the speeds during changes. report.
  • the object of the present invention is to propose a new method for controlling a synchronization device of a controlled gearbox in order to respond at least in large part to the preceding problems and also to lead to other advantages .
  • Another aim of the invention is to reduce the noise perceived by the user of a motor vehicle equipped with such a controlled gearbox.
  • Another aim of the invention is to allow better adaptability of the gearbox, while guaranteeing optimal operation each time.
  • At least one of the aforementioned objectives is achieved with a method of controlling a synchronization device comprising a sleeve implementing a first friction cone belonging to a synchronization ring arranged between the sleeve and a pinion to be synchronized, and a second friction cone belonging to the pinion and arranged opposite the first friction cone, to effect a change of speed ratio on a controlled gearbox of a motor vehicle comprising a electric machine linked to the primary shaft of the gearbox, the sleeve being moved axially by an actuator controlled by a computer which successively carries out:
  • the computer carries out, prior to the synchronization step, a step of determining a coefficient of increase in synchronization effort used, during the step synchronization, to achieve the synchronization effort - called saturated - between the first and second cones.
  • the synchronization force rise coefficient corresponds to the slope along which the axial force is applied to the first and second cones of the synchronization device.
  • the synchronization force rise coefficient corresponds to the temporal variation of the axial force applied to the first and second cones during the synchronization step.
  • the saturated synchronization force is the synchronization force which makes it possible to establish synchronization between the first and second cones, making possible synchronization of the pinions allowing the passage of the new gear ratio. speed, during the successive interconnection step.
  • the step of determining the coefficient of increase in synchronization force comprises a step of preselection of a predetermined value of the coefficient of increase in synchronization force, via one or several values stored in memory or available on an on-board network of the motor vehicle.
  • the control method in accordance with the first aspect of the invention makes it possible to control the gearbox by controlling the synchronization step according to the needs of the motor vehicle and its driver.
  • the control method according to the invention makes it possible to control a synchronization duration by controlling the functional parameters of the monitoring device.
  • synchronization, and more particularly its synchronization force increase coefficient the definition of a high synchronization force increase coefficient will make it possible to reduce the synchronization duration, while the definition of a lower synchronization force increase coefficient will increase the synchronization time.
  • controlling the synchronization duration makes it possible to better control the acoustic noise generated by the gearbox during a gear change, thus improving the comfort of use and the quality perceived by the driver.
  • control method in accordance with the first aspect of the invention advantageously comprises at least one of the improvements below, the technical characteristics forming these improvements being able to be taken alone or in combination:
  • control method includes a step of applying a synchronization force to the sleeve during the synchronization step
  • the coefficient of increase in synchronization force is chosen from (i) first coefficients of increase in synchronization force when the percentage of depression of the accelerator pedal is included in a first depression interval, l synchronization effort being included in a first saturation interval, (ii) second synchronization effort rise coefficients when the percentage of depression of the accelerator pedal is included in a second depression interval, the effort synchronization being included in a second saturation interval, the second synchronization force rise coefficients, the second depression interval and the second saturation interval being respectively greater than the first synchronization force rise coefficients, at the first interval d depression and at the first saturation interval, and possibly (iii) third coefficients of rise in synchronization effort when the percentage of depression of the pedal acceleration is included in a third depression interval, the synchronization force being included in a third saturation interval, the third synchronization force rise coefficients, the third depression interval and the third saturation interval being respectively greater than the second synchronization force rise coefficients, the second depression interval and the second saturation interval;
  • the first depression interval is between 0% and 30% of total depression of the accelerator pedal
  • the first saturation interval is between 350 N and 450 N;
  • the second depression interval is between 31% and 98% of total depression of the accelerator pedal
  • the second saturation interval is between 550 N and 650 N;
  • the third depression interval is greater than 99% of total depression of the accelerator pedal
  • a synchronization duration of the synchronization step is variable depending on the coefficient of increase in synchronization effort determined by the computer during the determination step, the synchronization duration being between 70 ms and 200 ms; vs
  • the control method comprises a step of selecting a control profile of the gearbox from several control profiles, each control profile comprising a predefined triplet and comprising a synchronization effort rise coefficient, a depression interval and a saturation interval.
  • FIG.2 illustrates a sectional view of the synchronization device in a rest configuration
  • FIG.3 illustrates a sectional view of the synchronization device in a synchronization configuration
  • FIG.4 illustrates a sectional view of the synchronization device in an engagement configuration
  • FIG.5 illustrates a functional graph of the synchronization device.
  • such a traction chain comprises:
  • the double clutch system 6 configured to allow selection of a speed ratio in order to couple a secondary output shaft 12, linked in rotation to a drive wheel 10 of the motor vehicle, to the primary shaft 11 d 'entrance ;
  • an electric motor 3 configured to be able to be coupled in rotation to the primary input shaft 11 in order, where appropriate, to generate a motor torque on said primary input shaft 11;
  • a controlled device 2 for coupling the electric motor to the primary input shaft 11 the controlled coupling device 2 being configured to authorize rotational coupling of the electric motor 3 with the primary input shaft 11 , or to authorize decoupling of said electric motor 3 with said primary input shaft 11.
  • the double clutch system 6 6 comprises a first gearbox 8, configured to control even speed ratios, and a second gearbox configured to control odd speed ratios.
  • the first gearbox 8 makes it possible to couple the secondary output shaft 12 to the primary input shaft 11 through a selection of several even speed ratios
  • the second gearbox 9 makes it possible to couple the secondary output shaft 12 to the primary input shaft 11 through a selection of several odd speed ratios.
  • the double clutch system 6 makes it possible to establish a rotational coupling of the secondary output shaft 12 with the primary input shaft 11 through one of the speed ratios, even or odd of respectively the first gearbox 8 or the second gearbox 9 and, simultaneously, to establish a rotational coupling of the primary shaft with respectively the second gearbox 9 or the first gearbox 8.
  • the second gearbox is coupled to the primary input shaft 11 in order to pre-engage an odd speed ratio directly higher or lower than the even speed ratio by which the rotational coupling between the primary input shaft 11 and the secondary output shaft 12 is established.
  • the first gearbox 8 is coupled to the primary input shaft 11 in order to pre-engage an even speed ratio directly higher or lower than the odd speed ratio by which the rotational coupling between the primary input shaft 11 and the secondary shaft 12 output is established.
  • the double clutch system 6 comprises:
  • Each gearbox 8, 9 of the double clutch system 6 includes a synchronization device 20 which makes it possible to control the engagement of the gear ratios during rotational coupling with the primary shaft.
  • the synchronization device 20 comprises a synchronization sleeve 21 making it possible to engage two gears, by the interconnection of two pinions 30 on a transmission shaft 7 of the gearbox. speeds.
  • the pinions 30 are placed axially on either side of the sleeve 21.
  • An actuator 22 located in the synchronization sleeve 21 makes it possible to immobilize said sleeve 21 in a position producing a neutral point for the gearbox, in which neutral point no rotational coupling is established with the primary shaft 11 of input or the secondary output shaft 12.
  • the sleeve 21 is moved by a fork not shown which is controlled by the actuator 22.
  • the fork has two arms whose axial ends fit in a circular groove of the sleeve 21 in order to be able to push it axially in the direction of one of the speed ratios and while allowing its free rotation.
  • the sleeve 21 comprises, in its bore, internal grooves which fit onto those of a hub 23 linked to the transmission shaft 7 of the gearbox, in order to transmit the torque of the engine between the sleeve 21 and the transmission shaft 7.
  • FIGS 3 and 4 detail the operation of the synchronization device 20, in particular through respectively a synchronization step and a interconnection step during a change of speed ratio.
  • FIG. 5 illustrates the operation of the synchronization device 20, in which:
  • a synchronization step P2 during which a frictional coupling is produced between the synchronization device 20 and the pinion 30 of the gear ratio engaged.
  • a gradient of increase in synchronization force is applied to the sleeve 21 in order to achieve such frictional coupling.
  • the actuator 22 is controlled according to the axial force.
  • the object of the invention is precisely to control the gradient of increase in synchronization force by determining a coefficient of increase in synchronization force which can vary depending on the use cases, the type of driving or the demand of the driver and his pressure on an accelerator pedal of the motor vehicle.
  • the invention thus aims to determine the best parameters for controlling synchronization, and in particular for adapting a synchronization duration according to uses.
  • a synchronization duration is defined by the following formula:
  • T is the synchronization duration, that is to say the duration of the synchronization step P2;
  • [79] is the speed difference in radians per second measured at the synchronization device 20;
  • [80] is 1 if an upshift is made, and -1 if a downshift is made;
  • varJAP is the inertia of the primary shaft, in kg.m 2 ;
  • [82] b is the ramp of increase in synchronization force, called coefficient of increase in synchronization force until reaching the maximum synchronization torque CM.
  • controlling the synchronization step P2 therefore consists of providing the greatest possible axial force in order to reduce the synchronization duration to prepare the gearbox for the future gear change.
  • the invention thus aims to optimize the synchronization step P2 in order to find the best axial force on the sleeve 21 to optimize the synchronization duration with regard to the appearance of shocks during the deflection step P3.
  • the invention relates to a method of controlling a synchronization device of a controlled gearbox of a motor vehicle, the control method comprising:

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Abstract

L'invention concerne un procédé de pilotage d'un dispositif de synchronisation d'une boite de vitesses (8,9) pilotée d'un véhicule automobile, le procédé de pilotage comportant : une étape mesure de la différence des vitesses à synchroniser entre une vitesse de rotation d'une bague de synchronisation du dispositif de synchronisation et une vitesse de rotation d'un pignon à synchroniser; une étape d'approche de la bague de synchronisation et du pignon à synchroniser; une étape de synchronisation par l'application d'un effort de synchronisation croissant sur la bague de synchronisation afin de créer un couple de synchronisation, l'effort de synchronisation étant appliqué selon un coefficient de montée en effort de synchronisation prédéterminé avant l'étape de synchronisation et qui dépend de l'usage du véhicule automobile; une étape de crabotage d'un nouveau rapport de vitesse.

Description

DESCRIPTION
TITRE DE L'INVENTION : PROCÉDÉ DE PILOTAGE D'UN DISPOSITIF DE SYNCHRONISATION D’UNE BOITE DE VITESSES PILOTÉE D’UN VÉHICULE AUTOMOBILE
[1] La présente invention revendique la priorité de la demande française N°2210181 déposée le 05.10.2022 dont le contenu (texte, dessins et revendications) est ici incorporé par référence.
[2] Le contexte technique de la présente invention est celui des boites de vitesses pilotées pour véhicules automobiles. Plus particulièrement, l’invention a trait à un procédé de pilotage d'un dispositif de synchronisation d’une boite de vitesses pilotée d’un véhicule automobile.
[3] De manière connue, les boîtes de vitesses à commande manuelle des véhicules automobiles comportent un premier arbre lié au moteur par un embrayage, et un deuxième arbre parallèle lié à des roues motrices du véhicule automobile. Ces arbres peuvent être reliés entre eux par des couples de pignons transmettant le mouvement de l'un à l'autre suivant différentes démultiplications, pour réaliser des rapports de transmission. Un des pignons de chaque couple est solidaire d'un des arbres, l'autre pignon du couple est monté libre en rotation sur l'autre arbre, et peut être rendu solidaire de son arbre par le coulissement axial d'un manchon de synchronisation.
[4] De manière connue, ce coulissement axial réalise d'abord une synchronisation des vitesses des deux éléments par un dispositif de synchronisation comportant des cônes de frottement, puis un crabotage du pignon sur l'arbre. Le déplacement du manchon de synchronisation comporte ainsi :
[5] - une position centrale neutre de point mort où aucun pignon n'est engagé, et
[6] - une ou deux positions axialement décalées de part et d'autre, pour l'engagement des pignons libres.
[7] On connaît aussi le document FR-A1 -2837889 qui décrit une telle boîte de vitesses pour véhicule automobile de type hybride. Ce véhicule automobile comporte une machine électrique tournante disposée entre le moteur thermique et la boîte de vitesses. La machine électrique tournante réalise différentes fonctions telles que par exemple le démarrage du moteur thermique, la récupération d'énergie au freinage, ou l'apport d'un complément de couple moteur.
[8] Un inconvénient connu de ces architectures réside dans le fait que l'arbre primaire supportant un rotor de la machine électrique tournante présente un moment d'inertie important, conduisant à la nécessité de fournir un travail important pour synchroniser les vitesses lors des changements de rapport.
[9] Un autre inconvénient connu réside dans le fait que si le pilotage de la synchronisation lors de la présélection du rapport suivant n’est pas optimal, alors le changement de vitesse peut faire apparaître des chocs qui peuvent conduire à une usure prématurée ainsi qu’à des bruits non souhaités au niveau de la boite de vitesses.
[10] La présente invention a pour objet de proposer un nouveau procédé de pilotage d'un dispositif de synchronisation d’une boite de vitesses pilotée afin de répondre au moins en grande partie aux problèmes précédents et de conduire en outre à d’autres avantages.
[11] Un autre but de l’invention est de réduire les bruits perçus par l’utilisateur d’un véhicule automobile équipé d’une telle boite de vitesses pilotée.
[12] Un autre but de l’invention est de permettre une meilleure adaptabilité de la boite de vitesses, tout en garantissant un fonctionnement optimal à chaque fois.
[13] Selon un premier aspect de l’invention, on atteint au moins l’un des objectifs précités avec un procédé de pilotage d'un dispositif de synchronisation comportant un manchon mettant en œuvre un premier cône de frottement appartenant à une bague de synchronisation disposée entre le manchon et un pignon à synchroniser, et un deuxième cône de frottement appartenant au pignon et disposé en regard du premier cône de frottement, pour effectuer un changement de rapport de vitesse sur une boîte de vitesses pilotée d'un véhicule automobile comprenant une machine électrique liée à l'arbre primaire de la boîte de vitesses, le manchon étant déplacé axialement par un actionneur piloté par un calculateur qui réalise successivement :
[14] - une étape mesure de la différence des vitesses à synchroniser ;
[15] - une étape d'approche des cônes de frottement ; [16] - une étape de synchronisation par l'application d'un effort de synchronisation croissant sur les premier et deuxième cônes pour créer un couple de synchronisation, l’effort de synchronisation étant appliqué, selon une intensité croissante, jusqu’à ce que la différence de vitesse devienne inférieure à un seuil haut prédéterminé ;
[17] - une étape de crabotage d’un nouveau rapport de vitesse.
[18] Dans le procédé de pilotage conforme au premier aspect de l’invention, le calculateur réalise, préalablement à l’étape de synchronisation, une étape de détermination d’un coefficient de montée en effort de synchronisation utilisé, durant, l’étape de synchronisation, pour atteindre l’effort de synchronisation - dit saturé - entre les premier et deuxième cônes.
[19] Dans le contexte de la présente invention le coefficient de montée en effort de synchronisation correspond à la pente selon laquelle l’effort axial est appliqué sur les premier et deuxième cônes du dispositif de synchronisation. En d’autres termes, le coefficient de montée en effort de synchronisation correspond à la variation temporelle de l’effort axial appliqué que les premier et deuxième cônes durant l’étape de synchronisation.
[20] Dans le contexte de la présente invention, l’effort de synchronisation saturé est l’effort de synchronisation qui permet d’établir une synchronisation entre les premier et deuxième cônes, rendant possible une synchronisation des pignons permettant le passage du nouveau rapport de vitesse, durant l’étape de crabotage successive.
[21] Dans le contexte de la présente invention l’étape de détermination du coefficient de montée en effort de synchronisation comporte une étape de présélection d’une valeur prédéterminée du coefficient de montée en effort de synchronisation, par l’intermédiaire d’une ou plusieurs valeurs stockées en mémoire ou disponible sur un réseau de bord du véhicule automobile.
[22] Ainsi, le procédé de pilotage conforme au premier aspect de l’invention permet de piloter la boite de vitesses en contrôlant l’étape de synchronisation selon les besoins du véhicule automobile et de son conducteur. En d’autres termes, le procédé de pilotage selon l’invention permet de contrôler une durée de synchronisation en pilotant des paramètres fonctionnels du dispositif de synchronisation, et plus particulièrement son coefficient de montée en effort de synchronisation : la définition d’un coefficient de montée en effort de synchronisation élevé permettra de réduire la durée de synchronisation, tandis que la définition d’un coefficient de montée en effort de synchronisation inférieur permettra d’augmenter la durée de synchronisation.
[23] Consécutivement, la maîtrise de la durée de synchronisation permet de mieux contrôler les bruits acoustiques générés par la boite de vitesses lors d’un changement de rapport, améliorant ainsi le confort d’utilisation et la qualité perçue par le conducteur.
[24] Le procédé de pilotage conforme au premier aspect de l’invention comprend avantageusement au moins un des perfectionnements ci-dessous, les caractéristiques techniques formant ces perfectionnements pouvant être prises seules ou en combinaison :
[25] - le procédé de pilotage comporte une étape d’application d’un effort de synchronisation sur le manchon durant l’étape de synchronisation ;
[26] - le coefficient de montée en effort de synchronisation déterminé durant l’étape de détermination dépend d’un pourcentage d’enfoncement d’une pédale d’accélération du véhicule automobile ;
[27] - le coefficient de montée en effort de synchronisation est choisi parmi (i) des premiers coefficients de montée en effort de synchronisation lorsque le pourcentage d’enfoncement de la pédale d’accélération est comprise dans un premier intervalle d’enfoncement, l’effort de synchronisation étant compris dans un premier intervalle de saturation, (ii) des deuxièmes coefficients de montée en effort de synchronisation lorsque le pourcentage d’enfoncement de la pédale d’accélération est comprise dans un deuxième intervalle d’enfoncement, l’effort de synchronisation étant compris dans un deuxième intervalle de saturation, les deuxièmes coefficients de montée en effort de synchronisation, le deuxième intervalle d’enfoncement et le deuxième intervalle de saturation étant respectivement supérieurs aux premiers coefficients de montée en effort de synchronisation, au premier intervalle d’enfoncement et au premier intervalle de saturation, et éventuellement (iii) des troisièmes coefficients de montée en effort de synchronisation lorsque le pourcentage d’enfoncement de la pédale d’accélération est comprise dans un troisième intervalle d’enfoncement, l’effort de synchronisation étant compris dans un troisième intervalle de saturation, les troisièmes coefficients de montée en effort de synchronisation, le troisième intervalle d’enfoncement et le troisième intervalle de saturation étant respectivement supérieurs aux deuxièmes coefficients de montée en effort de synchronisation, au deuxième intervalle d’enfoncement et au deuxième intervalle de saturation ;
[28] - les premiers coefficients de montée en effort de synchronisation sont compris entre 4000 N/s et 6000 N/s ;
[29] - le premier intervalle d’enfoncement est compris entre 0% et 30% d’un enfoncement total de la pédale d’accélération ;
[30] - le premier intervalle de saturation est compris entre 350 N et 450 N ;
[31] - les deuxièmes coefficients de montée en effort de synchronisation sont compris entre 8500 N/s et 10500 N/s ;
[32] - le deuxième intervalle d’enfoncement est compris entre 31 % et 98% d’un enfoncement total de la pédale d’accélération ;
[33] - le deuxième intervalle de saturation est compris entre 550 N et 650 N ;
[34] - les troisièmes coefficients de montée en effort de synchronisation sont compris entre 12500 N/s et 14500 N/s ;
[35] - le troisième intervalle d’enfoncement est supérieur à 99% d’un enfoncement total de la pédale d’accélération ;
[36] - le troisième intervalle de saturation est compris entre 750 N et 950 N ;
[37] - une durée de synchronisation de l’étape de synchronisation est variable en fonction du coefficient de montée en effort de synchronisation déterminé par le calculateur durant l’étape de détermination, la durée de synchronisation étant comprise entre 70 ms et 200 ms ;c
[38] - la durée de synchronisation de l’étape de synchronisation est plus courte si le coefficient de montée en effort de synchronisation déterminé par le calculateur est plus grand ; [39] - le procédé de pilotage comporte une étape de sélection d’un profil de pilotage de la boite de vitesses parmi plusieurs profils de pilotage, chaque profil de pilotage comportant un triplet prédéfini et comportant un coefficient de monté d’effort de synchronisation, un intervalle d’enfoncement et un intervalle de saturation.
[40] Des modes de réalisation variés de l’invention sont prévus, intégrant selon l’ensemble de leurs combinaisons possibles les différentes caractéristiques optionnelles exposées ici.
[41] D’autres caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront encore au travers de la description qui suit d’une part, et de plusieurs exemples de réalisation donnés à titre indicatif et non limitatif en référence aux dessins schématiques annexés d’autre part, sur lesquels :
[42] [Fig.1] illustre une vue schématique d’une chaîne de traction d’un véhicule automobile électrifié de type hybride ;
[43] [Fig.2] illustre une vue en coupe du dispositif de synchronisation dans une configuration au repos ;
[44] [Fig.3] illustre une vue en coupe du dispositif de synchronisation dans une configuration de synchronisation ;
[45] [Fig.4] illustre une vue en coupe du dispositif de synchronisation dans une configuration d’engagement ;
[46] [Fig.5] illustre un graphique fonctionnel du dispositif de synchronisation.
[47] Bien entendu, les caractéristiques, les variantes et les différentes formes de réalisation de l'invention peuvent être associées les unes avec les autres, selon diverses combinaisons, dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres. On pourra notamment imaginer des variantes de l’invention ne comprenant qu’une sélection de caractéristiques décrites par la suite de manière isolées des autres caractéristiques décrites, si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l’invention par rapport à l’état de la technique antérieur.
[48] En particulier toutes les variantes et tous les modes de réalisation décrits sont combinables entre eux si rien ne s’oppose à cette combinaison sur le plan technique. [49] Sur les figures, les éléments communs à plusieurs figures conservent la même référence.
[50] En référence à la figure 1 , une telle chaîne de traction comporte :
[51] - un moteur thermique 1 entraînant en rotation un arbre primaire 11 d'entrée d'un système de double embrayage 6 ;
[52] - le système de double embrayage 6 configuré pour permettre une sélection d’un rapport de vitesse afin de coupler un arbre secondaire 12 de sortie, lié en rotation à une roue motrice 10 du véhicule automobile, à l’arbre primaire 11 d’entrée ;
[53] - un moteur électrique 3 configuré pour pouvoir être couplé en rotation à l’arbre primaire 11 d’entrée afin, le cas échéant, de générer un couple moteur sur ledit arbre primaire 11 d’entrée ;
[54] - un dispositif 2 piloté de couplage du moteur électrique à l’arbre primaire 11 d’entrée, le dispositif 2 piloté de couplage étant configuré pour autoriser un couplage en rotation du moteur électrique 3 avec l’arbre primaire 11 d’entrée, ou pour autoriser un découplage dudit moteur électrique 3 avec ledit arbre primaire 11 d’entrée.
[55] Dans le contexte de la présente invention, le système de double embrayage 6 6 comporte une première boite de vitesses 8, configurée pour piloter des rapports paires de vitesse, et une deuxième de vitesse configurée pour piloter des rapports impairs de vitesse. Ainsi, la première boite de vitesses 8 permet de coupler l’arbre secondaire 12 de sortie à l’arbre primaire 11 d’entrée au travers d’une sélection de plusieurs rapports pairs de vitesse, et la deuxième boite de vitesses 9 permet de coupler l’arbre secondaire 12 de sortie à l’arbre primaire 11 d’entrée au travers d’une sélection de plusieurs rapports impairs de vitesse.
[56] Ainsi, le système de double embrayage 6 permet d’établir un couplage en rotation de l’arbre secondaire 12 de sortie avec l’arbre primaire 11 d’entrée au travers de l’un des rapports de vitesse, pair ou impair de respectivement la première boite de vitesses 8 ou de la deuxième boite de vitesses 9 et, simultanément, d’établir un couplage en rotation de l’arbre primaire avec respectivement la deuxième boite de vitesses 9 ou la première boite de vitesses 8. [57] En d’autres termes, lorsque l’arbre secondaire 12 de sortie est couplé en rotation à l’arbre primaire 11 d’entrée par l’intermédiaire de la première boite de vitesses 8 - via un rapport pair de vitesse, alors la deuxième boite de vitesse est couplée à l’arbre primaire 11 d’entrée afin de pré-engager un rapport impair de vitesse directement supérieur ou inférieur au rapport pair de vitesse par lequel le couplage en rotation entre l’arbre primaire 11 d’entrée et l’arbre secondaire 12 de sortie est établi. A contrario, lorsque l’arbre secondaire 12 de sortie est couplé en rotation à l’arbre primaire 11 d’entrée par l’intermédiaire de la deuxième boite de vitesses 9 - via un rapport impair de vitesse, alors la première boite de vitesses 8 est couplée à l’arbre primaire 11 d’entrée afin de pré-engager un rapport pair de vitesse directement supérieur ou inférieur au rapport impair de vitesse par lequel le couplage en rotation entre l’arbre primaire 11 d’entrée et l’arbre secondaire 12 de sortie est établi.
[58] Afin de réaliser un tel couplage alternatif, le système de double embrayage 6 comporte :
[59] - un premier embrayage 4 configuré pour piloter un couplage en rotation entre la première boite de vitesses 8 et l’arbre primaire 11 ; et
[60] - un deuxième embrayage 5 configuré pour piloter un couplage en rotation entre la deuxième boite de vitesses 9 et l’arbre primaire.
[61] Chaque boite de vitesses 8, 9 du système de double embrayage 6 comporte un dispositif de synchronisation 20 qui permet de contrôler l’engagement des rapports de vitesses lors du couplage en rotation avec l’arbre primaire.
[62] A cet effet, et en référence à la figure 2, le dispositif de synchronisation 20 comporte un manchon 21 de synchronisation permettant d'engager deux rapports, par le crabotage de deux pignons 30 sur un arbre de transmission 7 de la boite de vitesses. Les pignons 30 sont placés axialement de part et d'autre du manchon 21 . Un actionneur 22 situé dans le manchon 21 de synchronisation permet d'immobiliser ledit manchon 21 dans une position réalisant un point mort pour la boite de vitesses, dans lequel point mort aucun couplage en rotation n’est établi avec l’arbre primaire 11 d’entrée ou l’arbre secondaire 12 de sortie.
[63] Le manchon 21 est déplacé par une fourchette non représentée qui est pilotée par l’actionneur 22. La fourchette comporte deux bras dont des extrémités axiales s'ajustent dans une rainure circulaire du manchon 21 afin de pouvoir le pousser axialement en direction de l’un des rapports de vitesse et tout en autorisant sa libre rotation.
[64] Le manchon 21 comporte, dans son alésage des cannelures internes qui s'ajustent sur celles d'un moyeu 23 lié à l'arbre de transmission 7 de la boite de vitesses, afin de transmettre le couple du moteur entre le manchon 21 et l'arbre de transmission 7.
[65] Les figures 3 et 4 détaillent le fonctionnement du dispositif de synchronisation 20, notamment au travers respectivement d’une étape de synchronisation et d’une étape de crabotage lors d’un changement de rapport de vitesse.
[66] Le manchon 21 de synchronisation comporte, à chaque extrémité axiale, des dents internes qui viennent axialement en appui lors du coulissement vers un côté avant, sur des dents externes d'une bague de synchronisation 24 comportant une surface interne de frottement conique. Lors de l’étape de synchronisation, le manchon 21 transmet par les dents un effort axial croissant sur la bague de synchronisation, qui presse à son tour la surface conique interne sur une surface conique externe 31 correspondante du pignon 30. La pression des surfaces coniques, 24, 31 l'une sur l'autre, génère ainsi un couple de synchronisation croissant qui tend à égaliser les vitesses respectives du manchon 21 lié à l'arbre de transmission 7, et du pignon 30. Lors de l’étape de crabotage, le couplage en rotation entre l’arbre de transmission 7 et le pignon 30 est établi.
[67] La figure 5 illustre le fonctionnement du dispositif de synchronisation 20, dans laquelle :
[68] - la première courbe 41 illustre un déplacement axial du manchon 21 ;
[69] - la deuxième courbe 42 illustre une vitesse de rotation du pignon 30 ; et
[70] - la troisième courbe 43 illustre un effort axial exercé sur le manchon 21 .
[71] On distingue ainsi plusieurs étapes :
[72] - une étape d’approche P1 durant laquelle la manchon 21 est déplacé axialement en direction du pignon 30 du rapport de vitesse à engager. Durant cette étape d’approche P1 , l’actionneur 22 est piloté en vitesse. Durant cette étape d’approche P1 la vitesse de rotation du pignon 30 associé au rapport de vitesse à engagé ne croit pas puisque, bien entendu, le couplage en rotation n’est pas encore établi. Ce déplacement axial réalisé durant l’étape d’approche P1 est réalisé à effort axial sensiblement constant ;
[73] - une étape de synchronisation P2 durant laquelle un couplage frictionnel est réalisé entre le dispositif de synchronisation 20 et le pignon 30 du rapport de vitesse à engagé. Durant ce couplage frictionnel, un gradient de montée en effort de synchronisation est appliqué sur le manchon 21 afin de réaliser un tel couplage frictionnel. Durant cette étape de synchronisation P2, l’actionneur 22 est piloté en fonction de l’effort axial. L’objet de l’invention est justement de contrôler le gradient de montée d’effort de synchronisation en déterminant un coefficient de montée en effort de synchronisation qui peut varier en fonction des cas d’usage, du type de conduite ou de la demande du conducteur et de sa pression sur une pédale d’accélération du véhicule automobile. Durant cette étape de synchronisation P2, la vitesse de rotation du pignon 30 du rapport de vitesse à engager croît de manière proportionnelle à l’effort axial appliqué par le manchon 21 sur le pignon 30. L’effort axial appliqué sur le manchon 21 croît jusqu’à un effort maximal, à partir duquel l’effort axial devient constant tandis que la vitesse de rotation du pignon 30 continu à augmenter. Durant l’étape de synchronisation P2, le manchon 21 ne suit plus de déplacement axial. ;
[74] - lorsque la vitesse de rotation du pignon 30 associé au rapport de vitesse à engagé atteint la vitesse attendue de synchronisation, alors apparaît l’étape d’engagement, au cours de laquelle l’effort axial du manchon 21 décroit fortement lors d’une étape de dévirage P3. Durant l’étape de dévirage, la bague de synchronisation est décollée du pignon 30 et le manchon 21 reprend un déplacement axial : il est désormais possible de réaliser le couplage en rotation avec le pignon 30 du rapport de vitesse à engager car la vitesse de rotation dudit pignon 30 est alors égale à la vitesse de rotation cible. Aussi, l’étape d’engagement se termine par une étape de crabotage au cours de laquelle le couplage en rotation est établi : le rapport de vitesse est engagé et l’arbre primaire 11 d’entrée est alors couplé à l’arbre secondaire 12 de sortie, au travers dudit rapport de vitesse. Lors de cette étape de crabotage, on observe un sursaut au niveau de l’effort axial du manchon 21 , au moment même des entrées de crabots. [75] L’invention vise ainsi à déterminer les meilleurs paramètres pour piloter la synchronisation, et notamment pour adapter une durée de synchronisation en fonction des usages. Une telle durée de synchronisation est définie par la formule suivante :
[77] OÙ :
[78] T est la durée de synchronisation, c’est-à-dire la durée de l’étape de synchronisation P2 ;
[79] est l’écart de vitesse en radian par seconde mesuré au niveau du dispositif de synchronisation 20 ;
[80] vaut 1 si on réalise un passage de vitesse montant, et -1 si on réalise un passage de vitesse descendant ;
[81] varJAP est l’inertie de l’arbre primaire, en kg.m2 ;
[82] b est la rampe de montée en effort de synchronisation, dit coefficient de montée en effort de synchronisation jusqu’à atteindre le couple de synchronisation maximal CM.
[83] Ainsi, le pilotage de l’étape de synchronisation P2 consiste donc à fournir un effort axial le plus important possible afin de réduire la durée de synchronisation pour préparer la boite de vitesse au futur changement de rapport.
[84] Cependant, l’énergie emmagasinée durant l’étape de synchronisation P2 conduit à une perte du contrôle de l’actionneur 22 dans l’étape de dévirage P3 et de crabotage, pouvant entrainer des chocs non souhaités.
[85] L’invention vise ainsi à optimiser l’étape de synchronisation P2 afin de trouver le meilleur effort axial sur le manchon 21 pour optimiser la durée de synchronisation au regard de l’apparition des chocs durant l’étape de dévirage P3.
[86] A cet effet, l’invention permet de manière astucieuse de déterminer ou calculer le coefficient de montée en effort de synchronisation - b dans la formule présentée ci-dessus et relative au calcul de la durée de synchronisation, et éventuellement d’y associer aussi le couple de synchronisation maximal à appliquer sur le dispositif de synchronisation 20 en fonction du temps disponible pour effectuer la présélection de rapport de vitesse, selon l’usage en cours du véhicule automobile.
[87] En particulier, plusieurs plages de valeur de coefficients de montée en effort et/ou plusieurs intervalles d’enfoncement de la pédale d’accélération du véhicule automobile et/ou plusieurs intervalles de saturation définissant des valeurs limites d’effort axial à appliquer sur le manchon 21 du dispositif de synchronisation 20 sont envisagées en fonction du type de présélection à effectuer. Ainsi, l’invention permet de définir plusieurs modes de fonctionnement d’une boite de vitesses, notamment pour un embrayage de type double embrayage 6.
[88] Ainsi, le pourcentage d’enfoncement de la pédale d’accélération est considéré comme représentative de la volonté du conducteur, et conduit astucieusement à définir plusieurs cas de figures pour le paramétrage du coefficient de montée en effort de synchronisation du dispositif de synchronisation 20 :
[89] - en cas de forte sollicitation de la pédale d’accélération, il peut être souhaité de sauter un rapport de vitesse. Dans ce cas, le pilotage du dispositif de synchronisation 20 conduit à solliciter fortement le dispositif de synchronisation 20 et de déterminer un coefficient de montée en effort de synchronisation important afin de réduire la durée de synchronisation ;
[90] - en cas de faible sollicitation de la pédale d’accélération, il peut être souhaité de réaliser un passage de rapport simple et de solliciter le dispositif de synchronisation 20 d’une manière à ne pas induire de chocs ou de bruits, quitte à augmenter la durée de synchronisation et réduisant le coefficient de montée en effort de synchronisation.
[91] En synthèse, l’invention concerne un procédé de pilotage d'un dispositif de synchronisation d’une boite de vitesses pilotée d’un véhicule automobile, le procédé de pilotage comportant :
[92] - une étape mesure de la différence des vitesses à synchroniser entre une vitesse de rotation d’une bague de synchronisation du dispositif de synchronisation et une vitesse de rotation d’un pignon à synchroniser ;
[93] - une étape d'approche de la bague de synchronisation et du pignon à synchroniser ; [94] - une étape de synchronisation par l'application d'un effort de synchronisation croissant sur la bague de synchronisation afin de créer un couple de synchronisation, l’effort de synchronisation étant appliqué selon un coefficient de montée en effort de synchronisation prédéterminé avant l’étape de synchronisation et qui dépend de l’usage du véhicule automobile ;
[95] - une étape de crabotage d’un nouveau rapport de vitesse.
[96] Bien sûr, l’invention n’est pas limitée aux exemples qui viennent d’être décrits et de nombreux aménagements peuvent être apportés à ces exemples sans sortir du cadre de l’invention. Notamment, les différentes caractéristiques, formes, variantes et modes de réalisation de l’invention peuvent être associées les unes avec les autres selon diverses combinaisons dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres. En particulier toutes les variantes et modes de réalisation décrits précédemment sont combinables entre eux.

Claims

Revendications
[Revendication 1] Procédé de pilotage d'un dispositif de synchronisation (20) d’une boite de vitesses (8,9) pilotée d’un véhicule automobile, le dispositif de synchronisation (20) comportant un manchon (21 ) mettant en œuvre un premier cône de frottement appartenant à une bague de synchronisation disposée entre le manchon (21 ) et un pignon (30) à synchroniser, et un deuxième cône de frottement appartenant au pignon (30) et disposé en regard du premier cône de frottement, pour effectuer un changement de rapport de vitesse sur la boite de vitesses (8,9) pilotée comprenant une machine électrique liée à l'arbre primaire (11 ) de la boite de vitesses (8,9), le manchon (21 ) étant déplacé axialement par un actionneur (22) piloté par un calculateur qui réalise successivement :
- une étape mesure de la différence des vitesses à synchroniser ;
- une étape d’approche (P1 ) des cônes de frottement ;
- une étape de synchronisation (P2) par l'application d'un effort de synchronisation croissant sur les premier et deuxième cônes pour créer un couple de synchronisation, l’effort de synchronisation étant appliqué, selon une intensité croissante, jusqu’à ce que la différence de vitesse devienne inférieure à un seuil haut prédéterminé ;
- une étape de crabotage d’un nouveau rapport de vitesse ; caractérisé en ce que le calculateur réalise, préalablement à l’étape de synchronisation (P2), une étape de détermination d’un coefficient de montée en effort de synchronisation (CM) utilisé, durant, l’étape de synchronisation (P2), pour atteindre l’effort de synchronisation (CM) - dit saturé -entre les premier et deuxième cônes.
[Revendication 2] Procédé de pilotage selon la revendication précédente, dans lequel le procédé de pilotage comporte une étape d’application d’un effort de synchronisation (CM) sur le manchon (21 ) durant l’étape de synchronisation (P2).
[Revendication 3] Procédé de pilotage selon la revendication précédente, dans lequel le coefficient de montée en effort de synchronisation (CM) déterminé durant l’étape de détermination dépend d’un pourcentage d’enfoncement d’une pédale d’accélération du véhicule automobile.
[Revendication 4] Procédé de pilotage selon la revendication précédente, dans lequel le coefficient de montée en effort de synchronisation (CM) est choisi parmi :
- des premiers coefficients de montée en effort de synchronisation (CM) lorsque le pourcentage d’enfoncement de la pédale d’accélération est comprise dans un premier intervalle d’enfoncement, l’effort de synchronisation (CM) étant compris dans un premier intervalle de saturation ;
- des deuxièmes coefficients de montée en effort de synchronisation (CM) lorsque le pourcentage d’enfoncement de la pédale d’accélération est comprise dans un deuxième intervalle d’enfoncement, l’effort de synchronisation (CM) étant compris dans un deuxième intervalle de saturation, les deuxièmes coefficients de montée en effort de synchronisation (CM), le deuxième intervalle d’enfoncement et le deuxième intervalle de saturation étant respectivement supérieurs aux premiers coefficients de montée en effort de synchronisation (CM), au premier intervalle d’enfoncement et au premier intervalle de saturation ;
- des troisièmes coefficients de montée en effort de synchronisation (CM) lorsque le pourcentage d’enfoncement de la pédale d’accélération est comprise dans un troisième intervalle d’enfoncement, l’effort de synchronisation (CM) étant compris dans un troisième intervalle de saturation, les troisièmes coefficients de montée en effort de synchronisation (CM), le troisième intervalle d’enfoncement et le troisième intervalle de saturation étant respectivement supérieurs aux deuxièmes coefficients de montée en effort de synchronisation (CM), au deuxième intervalle d’enfoncement et au deuxième intervalle de saturation.
[Revendication 5] Procédé de pilotage selon la revendication précédente, dans lequel les premiers coefficients de montée en effort de synchronisation (CM) sont compris entre 4000 N/s et 6000 N/s, le premier intervalle d’enfoncement est compris entre 0% et 30% d’un enfoncement total de la pédale d’accélération, et le premier intervalle de saturation est compris entre 350 N et 450 N.
[Revendication 6] Procédé de pilotage selon la revendication précédente, dans lequel les deuxièmes coefficients de montée en effort de synchronisation (CM) sont compris entre 8500 N/s et 10500 N/s, le deuxième intervalle d’enfoncement est compris entre 31% et 98% d’un enfoncement total de la pédale d’accélération, et le deuxième intervalle de saturation est compris entre 550 N et 650 N.
[Revendication 7] Procédé de pilotage selon la revendication précédente, dans lequel les troisièmes coefficients de montée en effort de synchronisation (CM) sont compris entre 12500 N/s et 14500 N/s, le troisième intervalle d’enfoncement est supérieur à 99% d’un enfoncement total de la pédale d’accélération, et le troisième intervalle de saturation est compris entre 750 N et 950 N.
[Revendication 8] Procédé de pilotage selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel une durée de synchronisation de l’étape de synchronisation (P2) est variable en fonction du coefficient de montée en effort de synchronisation (CM) déterminé par le calculateur durant l’étape de détermination, la durée de synchronisation étant comprise entre 70 ms et 200 ms.
[Revendication 9] Procédé de pilotage selon la revendication 8, dans lequel la durée de synchronisation de l’étape de synchronisation (P2) est plus courte si le coefficient de montée en effort de synchronisation (CM) déterminé par le calculateur est plus grand.
[Revendication 10] Procédé de pilotage selon l’une quelconque des revendications 4 à 8, dans lequel le procédé de pilotage comporte une étape de sélection d’un profil de pilotage de la boite de vitesses (8,9) parmi plusieurs profils de pilotage, chaque profil de pilotage comportant un triplet prédéfini et comportant un coefficient de monté d’effort de synchronisation (CM), un intervalle d’enfoncement et un intervalle de saturation, i
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