FR3048204A3 - Vehicule automobile a transmission mecanique et hydrostatique et procede de commande associe - Google Patents

Vehicule automobile a transmission mecanique et hydrostatique et procede de commande associe Download PDF

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Abstract

Véhicule automobile comprenant un moteur thermique (12), une transmission mécanique (14) reliée au moteur thermique et aux roues motrices (18) du véhicule, et une transmission hydrostatique (20) comprenant un circuit hydraulique (30) en boucle fermé, une pompe hydraulique (28) reliée directement à la sortie du moteur thermique, un répartiteur hydraulique (34) relié à la pompe hydraulique (28) et deux moteurs hydrauliques (36) reliés au répartiteur hydraulique et à respectivement à une roue non motrice (26) du véhicule. La pompe hydraulique (28) a une cylindrée variable et le véhicule automobile comprend une unité de commande électronique (40) comportant un dispositif de régulation (45) du débit du fluide hydraulique dans le circuit hydraulique en fonction du couple (Cm) en sortie du moteur thermique, de la cylindrée (Cyl) de la pompe hydraulique, de la vitesse (Vp) et de la pression instantanée (Pp) en sortie de la pompe hydraulique.

Description

Véhicule automobile à transmission mécanique et hydrostatique et procédé de commande associé
La présente invention concerne le domaine des véhicules automobiles comprenant d’une part, une transmission mécanique principale et d’autre part, une transmission hydraulique auxiliaire. Généralement, la transmission mécanique principale est utilisée pour entraîner deux roues motrices du véhicule automobile dans des conditions normales de déplacement du véhicule. La transmission hydraulique auxiliaire est utilisée pour entraîner les roues non motrices du véhicule, notamment lorsqu’un effort d’entraînement supplémentaire est nécessaire, dans des conditions difficiles de déplacement du véhicule, par exemple lors de franchissement d’obstacles, ou lorsque la route est accidentée ou glissante.
De telles transmissions hydrauliques auxiliaires sont soit installées dès la conception des véhicules automobiles, soit ajoutées sous forme de kit dans les véhicules automobiles existants.
On peut se référer, à cet égard, au document FR 3 010 665 qui décrit un kit de montage d’une transmission hydraulique auxiliaire sur un véhicule automobile existant.
Toutefois, la pompe à cylindrée fixe étant montée sur l’arbre moteur, une telle transmission hydraulique ne peut fonctionner que pour un seul rapport de vitesses.
Une solution serait de raccorder la pompe hydraulique en sortie de la boîte de vitesses. Toutefois, cela impose des limitations du couple moteur afin de protéger la boîte de vitesses. L’objectif de l’invention est donc de pallier ces inconvénients et d’optimiser la transmission hydraulique auxiliaire afin d’être utilisable pour tous les rapports de transmission de la boîte de vitesse, tout en utilisant le couple maximum que peut produire le moteur thermique.
Un autre objectif est de fournir une transmission hydraulique adaptée pour une utilisation dite « sportive » des véhicules automobiles. L’invention a pour objet un véhicule automobile comprenant un moteur thermique, une transmission mécanique reliée au moteur thermique et aux roues motrices du véhicule, et une transmission hydrostatique. La transmission hydrostatique comprend un circuit hydraulique en boucle fermé, une pompe hydraulique reliée directement à la sortie du moteur thermique, un répartiteur hydraulique relié à la pompe hydraulique et deux moteurs hydrauliques reliés au répartiteur hydraulique et à respectivement une roue non motrice du véhicule.
La pompe hydraulique a une cylindrée variable afin d’être utilisable pour tous les rapports de réduction de la boîte de vitesses.
Le véhicule automobile comprend une unité de commande électronique comportant un dispositif de régulation du débit du fluide hydraulique dans le circuit hydraulique en fonction du couple en sortie du moteur thermique, de la cylindrée de la pompe hydraulique, de la vitesse et de la pression instantanée en sortie de la pompe hydraulique. Ainsi, l’unité de commande électronique est capable de contrôler les transmissions du véhicule afin d’éviter, notamment un excès de couple dans la transmission mécanique.
Avantageusement, l’unité de commande électronique comprend un module de détermination de la valeur de couple prélevé par la pompe hydraulique en fonction de la cylindrée de la pompe hydraulique, de la vitesse et de la pression instantanée en sortie de la pompe hydraulique. L’unité de commande électronique comprend, par exemple, un module de calcul de la différence entre la valeur de couple en sortie du moteur thermique et la valeur estimée de couple prélevé par la pompe hydraulique, un module de comparaison de ladite différence entre la valeur de couple en sortie du moteur thermique et la valeur estimée de couple prélevé par la pompe hydraulique cette différence avec une première valeur de seuil. Ainsi, on estime en permanence le couple prélevé par la pompe hydraulique, et on vérifie qu’il n’y a pas une différence trop importante entre le couple prélevé par la pompe hydraulique et le couple produit par le moteur, par exemple, lors du patinage des roues. On évite ainsi un excès de couple dans la transmission avant.
Selon un autre aspect, l’invention concerne un procédé de commande de la régulation du débit dans une transmission hydrostatique d’un véhicule automobile comprenant un moteur thermique, une transmission mécanique reliée au moteur thermique et aux roues motrices du véhicule, et une transmission hydrostatique comprenant un circuit hydraulique en boucle fermée, une pompe hydraulique reliée directement à la sortie du moteur thermique, un répartiteur hydraulique relié à la pompe hydraulique et deux moteurs hydrauliques reliés au répartiteur hydraulique et à respectivement à une roue non motrice du véhicule.
On détermine la valeur de couple prélevé par la pompe hydraulique en fonction de la cylindrée de la pompe hydraulique, de la vitesse et de la pression instantanée en sortie de la pompe hydraulique.
Avantageusement, on calcule la différence entre la valeur de couple en sortie du moteur thermique et la valeur estimée de couple prélevé par la pompe hydraulique, on compare ladite différence avec une première valeur de seuil et on envoie une consigne de limitation du débit au répartiteur hydraulique si ladite différence est supérieure à la valeur de seuil. D’autres buts, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 représente schématiquement l’architecture d’un véhicule automobile selon l’invention ; - la figure 2 représente en détails l’unité de commande de la figure 1 ; et - la figure 3 représente un organigramme d’un procédé de commande de la régulation du débit dans la transmission hydrostatique selon un mode de mise en œuvre de l’invention.
Tel qu’illustré sur la figure 1, un véhicule automobile à traction avant, référencé 10 dans son ensemble, comprend un moteur thermique 12 relié au moyen d’une transmission mécanique 14 à un essieu avant 16 solidaire de deux roues avant ou roues motrices 18.
Le véhicule automobile comprend une transmission hydrostatique 20 reliée directement en sortie du moteur thermique 12 par un dispositif d’embrayage 22 et à un essieu arrière 24 solidaire de deux roues arrière ou roues non motrices 26.
En variante, on pourrait prévoir que le véhicule soit un véhicule à propulsion. Dans ce cas, la transmission mécanique sera adaptée pour entraîner les roues arrière du véhicule et la transmission hydrostatique sera adaptée pour entraîner les roues avant du véhicule.
La transmission hydrostatique 20 comprend une pompe hydraulique 28 ou machine hydraulique émettrice reliée directement à la sortie du moteur thermique, afin d’éviter les limitations de couple imposées par la transmission mécanique et ainsi utiliser le couple maximum pouvant produire le moteur thermique, que la boîte de vitesse n’arrive pas toujours à absorber pour diverses raisons.
La pompe hydraulique 28 est montée sur un circuit hydraulique 30 en boucle fermée, dans lequel circule un fluide hydraulique, tel que de l’huile. La pompe hydraulique est une pompe à huile à cylindrée variable, afin de pouvoir adapter le débit d’huile en fonction du rapport de transmission engagé de la boîte de vitesses. Le circuit hydraulique 30 comprend un réservoir hydraulique 32 relié à la pompe hydraulique 28 afin de l’alimenter en fluide hydraulique. Le circuit hydraulique 30 comprend en outre un répartiteur ou régulateur hydraulique 34 relié à la pompe hydraulique 28 et à deux moteurs hydrauliques 36 ou machines hydrauliques réceptrices reliés au répartiteur hydraulique et destinés à entraîner chacun une roue arrière 26 par le biais d’un demi essieu arrière 24. La pompe hydraulique 28 et les moteurs hydrauliques 36 délimitent dans le circuit hydraulique 30, un circuit haute pression 30a et un circuit basse pression 30b.
Le répartiteur hydraulique 34 permet de réguler le débit du fluide hydraulique transmis aux moteurs hydrauliques, et peut transmettre un débit différent à chacun des moteurs hydrauliques par exemple lors d’un virage sur la route.
Lors du fonctionnement du moteur thermique, les roues avant ou roues motrices du véhicule sont entraînées en rotation par la transmission mécanique.
Lorsque le mode quatre roues motrices est enclenché par le conducteur, les roues avant motrices du véhicule restent entraînées en rotation par la transmission mécanique 14 et le dispositif d’embrayage 22 est actionné de manière à embrayer la transmission hydrostatique 20.
Lorsque la transmission hydrostatique est embrayée, la pompe hydraulique à cylindrée variable 28 est entraînée en rotation par l’arbre de sortie du moteur thermique 12, ce qui a pour effet de faire circuler le fluide hydraulique dans le circuit haute pression 30a et d’envoyer le fluide hydraulique sous pression vers chacun des moteurs hydrauliques 36, par le biais du répartiteur hydraulique 34. Les moteurs hydrauliques sont ainsi entraînés en rotation par la détente du fluide hydraulique et entraînent à leur tour en rotation les roues arrière 26 du véhicule, appliquant ainsi un couple aux roues arrière du véhicule.
En résumé, au moyen de la transmission hydrostatique constituée d’un circuit hydraulique en boucle fermée avec deux moteurs et une pompe hydrauliques, il est possible, lorsque le conducteur en donne la consigne, de prélever de l’énergie mécanique directement sur le moteur thermique pour la restituer sur l’essieu arrière. Suite à la consigne du conducteur, le véhicule fonctionne selon le mode quatre roues motrices.
Lorsque le conducteur ne souhaite pas utiliser la fonctionnalité quatre roues motrices, le dispositif d’embrayage 22 est désengagé, de telle sorte que la pompe hydraulique 28 et les moteurs hydrauliques 36 ne sont pas liés à l’essieu arrière.
Par ailleurs, pour pallier aux problèmes de gestion de la température du fluide hydraulique dans le circuit hydraulique, la transmission hydrostatique est conçue de telle sorte que pour une vitesse du véhicule supérieure à 30km/h, la transmission hydrostatique est systématiquement désactivée. Le fonctionnement de la transmission hydrostatique peut également se limiter à une utilisation sur les premiers rapports de réduction de la boîte de vitesse de la transmission mécanique.
Tel qu’illustré sur la figure 1, le véhicule automobile comprend en outre une unité de commande électronique 40 capable de contrôler les transmissions du véhicule afin d’éviter, notamment un excès de couple dans la transmission mécanique. L’unité de commande électronique 40 est relié à la pompe hydraulique 28, au moteur thermique 12 et au répartiteur hydraulique 34 et à un ensemble de capteurs (non référencés), tels qu’un capteur de couple en sortie du moteur thermique, un capteur de cylindrée, de vitesse et de pression instantanée en sortie de la pompe hydraulique. L’unité de commande électronique 40 est donc capable de réguler le couple du moteur thermique 12, la cylindrée de la pompe hydraulique 28 et le débit de fluide hydraulique réparti par le répartiteur hydraulique.
Lorsque le mode quatre roues motrices en enclenché, les capteurs prélèvent en continu la valeur de couple en sortie du moteur thermique, les valeurs de vitesse et de pression en sortie de la pompe hydraulique. L’unité de commande électronique comprend un module 41 d’acquisition de données telles que le couple en sortie du moteur thermique Cm, les valeurs vitesse Vp et de pression Pp instantanée en sortie de la pompe hydraulique et la cylindrée Cyl de la pompe hydraulique. L’unité de commande électronique comprend en outre un module 42 de détermination de la valeur de couple Cp prélevé par la pompe hydraulique et un module 43 de calcul de la différence entre la valeur de couple Cm en sortie du moteur thermique et la valeur estimée de couple Cp prélevé par la pompe hydraulique. L’unité de commande électronique comprend un module de comparaison 44 de cette différence avec une première valeur de seuil SI, un module de commande 45 du répartiteur hydraulique 34.
La valeur de seuil SI correspond à la valeur limite acceptable par la boîte de vitesse de la transmission mécanique sur le rapport de réduction sélectionné. Cette valeur est déterminée par des cartographies de la boîte de vitesse.
Si la différence est supérieure à la valeur de seuil, l’unité de commande électronique 40 envoie une consigne de limitation du débit au répartiteur hydraulique afin de limiter le couple produit par le moteur thermique.
Ainsi, lorsque le véhicule est en mode quatre roues motrices, il est possible de répartir la puissance du moteur thermique afin qu’il fonctionne en plein couple sur les premiers rapports de la boîte de vitesse, en entraînant les roues arrières à l’aide de la transmission hydrostatique décrite.
La figure 3 représente un organigramme d’un procédé de commande 50 de la régulation du débit dans la transmission hydrostatique de la figure 1.
Le procédé de commande comprend une étape 51 d’acquisition de données Cm, Vp, Pp et Cyl, une étape 52 de détermination de la valeur de couple Cp prélevé par la pompe hydraulique, une étape 53 de calcul de la différence entre la valeur de couple Cm en sortie du moteur thermique et la valeur estimée de couple Cp prélevé par la pompe hydraulique et une étape 54 de comparaison 44 de cette différence avec une première valeur de seuil SI.
Si la différence est supérieure à la valeur de seuil SI, on envoie, à l’étape 55, une consigne de limitation du débit au répartiteur hydraulique afin de limiter le couple produit par le moteur thermique.
Grâce à l’invention, l’estimation du couple prélevé par la pompe hydraulique est réalisée en continu afin de réguler le moteur thermique au mieux, et ainsi tenir compte des phases où les roues arrière perdent de l’adhérence, amenant une brusque réduction du couple prélevé par la pompe hydraulique.
Grâce à l’invention, l’implantation de la transmission hydrostatique selon l’invention sur les véhicules automobiles existants comprenant deux roues motrices est particulièrement aisée. Ceci permet de transformer un véhicule automobile à deux roues motrices en véhicule automobile à quatre roues motrices.
De plus, la transmission hydrostatique selon l’invention a une application particulièrement intéressante dans les véhicules à utilisation sportive.

Claims (7)

  1. REVENDICATIONS
    1. Véhicule automobile comprenant un moteur thermique (12), une transmission mécanique (14) reliée au moteur thermique et aux roues motrices (18) du véhicule, et une transmission hydrostatique (20) comprenant un circuit hydraulique (30) en boucle fermé, une pompe hydraulique (28) reliée directement à la sortie du moteur thermique, un répartiteur hydraulique (34) relié à la pompe hydraulique (28) et deux moteurs hydrauliques (36) reliés au répartiteur hydraulique et à respectivement une roue non motrice (26) du véhicule, caractérisé en ce que la pompe hydraulique (28) a une cylindrée variable et en ce que le véhicule automobile comprend une unité de commande électronique (40) comportant un dispositif de régulation (45) du débit du fluide hydraulique dans le circuit hydraulique en fonction du couple (Cm) en sortie du moteur thermique, de la cylindrée (Cyl) de la pompe hydraulique, de la vitesse (Vp) et de la pression instantanée (Pp) en sortie de la pompe hydraulique.
  2. 2. Véhicule automobile selon la revendication 1, dans lequel l’unité de commande électronique comprend un module (42) de détermination de la valeur de couple (Cp) prélevé par la pompe hydraulique en fonction de la cylindrée (Cyl) de la pompe hydraulique, de la vitesse (Vp) et de la pression instantanée (Pp) en sortie de la pompe hydraulique.
  3. 3. Véhicule automobile selon la revendication 2, dans lequel l’unité de commande électronique comprend un module (43) de calcul de la différence entre la valeur de couple (Cm) en sortie du moteur thermique et la valeur estimée de couple (Cp) prélevé par la pompe hydraulique.
  4. 4. Véhicule automobile selon la revendication 1, dans lequel l’unité de commande électronique comprend un module de comparaison (44) de ladite différence entre la valeur de couple (Cm) en sortie du moteur thermique et la valeur estimée de couple (Cp) prélevé par la pompe hydraulique cette différence avec une première valeur de seuil (SI).
  5. 5. Procédé de commande de la régulation du débit dans une transmission hydrostatique d’un véhicule automobile comprenant un moteur thermique (12), une transmission mécanique (14) reliée au moteur thermique et aux roues motrices (18) du véhicule, et une transmission hydrostatique (20) comprenant un circuit hydraulique (30) en boucle fermé, une pompe hydraulique (28) reliée directement à la sortie du moteur thermique, un répartiteur hydraulique (34) relié à la pompe hydraulique (28) et deux moteurs hydrauliques (36) reliés au répartiteur hydraulique et à respectivement une roue non motrice (26) du véhicule, caractérisé en ce que l’on détermine la valeur de couple (Cp) prélevé par la pompe hydraulique en fonction de la cylindrée (Cyl) de la pompe hydraulique, de la vitesse (Vp) et de la pression instantanée (Pp) en sortie de la pompe hydraulique.
  6. 6. Procédé de commande selon la revendication 5, dans lequel on calcule la différence entre la valeur de couple (Cm) en sortie du moteur thermique et la valeur estimée de couple (Cp) prélevé par la pompe hydraulique.
  7. 7. Procédé de commande selon la revendication 6, dans lequel on compare ladite différence entre la valeur de couple (Cm) en sortie du moteur thermique et la valeur estimée de couple (Cp) prélevé par la pompe hydraulique avec une première valeur de seuil (SI) et on envoie une consigne de limitation du débit au répartiteur hydraulique si ladite différence est supérieure à la valeur de seuil (SI).
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