FR3140022A1 - METHOD FOR DISTRIBUTING A TORQUE BETWEEN A FIRST AND A SECOND GEARBOX OF A VEHICLE - Google Patents
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Abstract
Un aspect de l’invention concerne un procédé 100 de répartition d’un couple entre une première boite de vitesses d’un premier train de roues et une deuxième boite de vitesses d’un deuxième train de roues d’un véhicule quatre roues motrices, le procédé 100 comportant les étapes de : Déterminer 101 un état de vieillissement de la première boite de vitesses,Si l’état de vieillissement déterminé est supérieur à un seuil prédéterminé,Diminuer 102 un couple transmis à ladite première boite de vitesses, etAugmenter 103 un couple transmis à ladite deuxième boite de vitesses. Figure 2One aspect of the invention relates to a method 100 for distributing a torque between a first gearbox of a first set of wheels and a second gearbox of a second set of wheels of a four-wheel drive vehicle, the method 100 comprising the steps of: Determining 101 a state of aging of the first gearbox, If the determined state of aging is greater than a predetermined threshold, Decrease 102 a torque transmitted to said first gearbox, and Increase 103 a torque transmitted to said second gearbox. Figure 2
Description
Un aspect de l’invention se rapporte à un procédé de répartition d’un couple demandé par un conducteur entre une première boite de vitesses d’un premier train de roues et une deuxième boite de vitesses d’un deuxième train de roues d’un véhicule quatre roues motrices.One aspect of the invention relates to a method of distributing a torque requested by a driver between a first gearbox of a first set of wheels and a second gearbox of a second set of wheels of a four-wheel drive vehicle.
Un autre aspect de l’invention se rapporte à un véhicule quatre roues motrices, notamment automobile, comportant des moyens de contrôle agencés pour exécuter le procédé selon l’invention.Another aspect of the invention relates to a four-wheel drive vehicle, in particular an automobile, comprising control means arranged to carry out the method according to the invention.
Ces aspects de l’invention trouvent des applications particulièrement intéressantes, mais non exclusives, dans le domaine des véhicules quatre roues motrices de type hybride ou électrique.These aspects of the invention find particularly interesting, but not exclusive, applications in the field of hybrid or electric four-wheel drive vehicles.
Les véhicules quatre roues motrices comportent usuellement une première boite de vitesses connectée mécaniquement avec un premier train de roues et une deuxième boite de vitesses connectée mécaniquement avec un deuxième train de roues.Four-wheel drive vehicles usually include a first gearbox mechanically connected to a first set of wheels and a second gearbox mechanically connected to a second set of wheels.
Chacune des boites de vitesses est dimensionnée pour un véhicule spécifique et une durée d’utilisation déterminée.Each gearbox is sized for a specific vehicle and a specific duration of use.
Afin de réduire les coûts de conception et de fabrication, certains constructeurs implémentent une boite de vitesses conçue initialement pour un véhicule particulier dans un véhicule utilitaire.In order to reduce design and manufacturing costs, some manufacturers implement a gearbox initially designed for a passenger vehicle in a utility vehicle.
Seulement, un véhicule utilitaire présente bien souvent un poids plus important qu’un véhicule particulier de sorte que la boite de vitesses est soumise à des couples moyens plus importants. En outre, pour un véhicule utilitaire, une utilisation deux roues motrices est privilégiée lorsque la gestion des boites de vitesses est en mode automatique de sorte qu’une seule boite de vitesses est sollicitée. Cette utilisation inadaptée entraîne bien souvent une usure prématurée de la boite de vitesses.However, a utility vehicle often has a greater weight than a private vehicle so that the gearbox is subjected to greater average torques. In addition, for a utility vehicle, two-wheel drive use is preferred when the gearbox management is in automatic mode so that only one gearbox is used. This inappropriate use often leads to premature wear of the gearbox.
Certains constructeurs préfèrent à l’inverse utiliser une boite de vitesses surdimensionnée et donc applicable à plusieurs types de véhicules. Cette stratégie est évidemment onéreuse.Conversely, some manufacturers prefer to use an oversized gearbox and therefore applicable to several types of vehicles. This strategy is obviously expensive.
Le but de l’invention est de proposer un procédé permettant d’appliquer un même type de boite de vitesses non surdimensionnée à plusieurs types de véhicule.The aim of the invention is to propose a method making it possible to apply the same type of non-oversized gearbox to several types of vehicle.
Dans ce contexte, l’invention se rapporte ainsi, dans son acceptation la plus large, à un procédé de répartition d’un couple entre une première boite de vitesses d’un premier train de roues et une deuxième boite de vitesses d’un deuxième train de roues d’un véhicule quatre roues motrices, le procédé comportant les étapes, exécutées par des moyens de contrôle du véhicule, de :
- Déterminer un état de vieillissement de la première boite de vitesses,
- Si l’état de vieillissement déterminé est supérieur à un seuil prédéterminé,
- Diminuer un couple transmis à la première boite de vitesses, et
- Augmenter un couple transmis à la deuxième boite de vitesses.
- Determine the aging state of the first gearbox,
- If the determined aging state is greater than a predetermined threshold,
- Reduce a torque transmitted to the first gearbox, and
- Increase torque transmitted to the second gearbox.
Grâce au procédé selon l’invention, lorsque la première boite de vitesses présente un vieillissement prématuré, un pourcentage du couple habituellement supporté par la première boite de vitesses est transmis à la deuxième boite de vitesses. Ainsi, la sollicitation de la première boite de vitesses est minorée et sa durée de vie est augmentée.Thanks to the method according to the invention, when the first gearbox shows premature aging, a percentage of the torque usually supported by the first gearbox is transmitted to the second gearbox. Thus, the stress on the first gearbox is reduced and its lifespan is increased.
Par conséquent, grâce à ce procédé, une même boite de vitesses conçue pour un véhicule léger peut être implémentée dans un véhicule de type Pickup ou SUV (pour Sport Utility Vehicule en anglais).Consequently, thanks to this process, the same gearbox designed for a light vehicle can be implemented in a Pickup or SUV type vehicle (for Sport Utility Vehicle in English).
En outre, de façon comparative aux boites de vitesses de l’art antérieur, pour un même type de véhicule, il est possible d’utiliser une boite de vitesses de plus petite dimension.In addition, compared to gearboxes of the prior art, for the same type of vehicle, it is possible to use a gearbox of smaller size.
Outre les caractéristiques qui viennent d’être évoquées dans le paragraphe précédent, le procédé selon l’invention peut présenter une ou plusieurs caractéristiques complémentaires parmi les suivantes, considérées individuellement ou selon toutes les combinaisons techniquement possibles.In addition to the characteristics which have just been mentioned in the previous paragraph, the process according to the invention may present one or more complementary characteristics among the following, considered individually or in all technically possible combinations.
Selon un aspect de l’invention non limitatif, l’état de vieillissement est formé par une capacité de pièces mécaniques de la première boite de vitesses à résister à une valeur de couple en fonction d’une utilisation de la première boite de vitesses.According to a non-limiting aspect of the invention, the state of aging is formed by a capacity of mechanical parts of the first gearbox to resist a torque value depending on use of the first gearbox.
Selon un aspect de l’invention non limitatif, les pièces mécaniques sont formées par des engrenages et/ou des paliers.According to a non-limiting aspect of the invention, the mechanical parts are formed by gears and/or bearings.
Selon un aspect de l’invention non limitatif, l’utilisation de la première boite de vitesses est égale à une somme de mesures, chaque mesure tenant compte d’une valeur de couple appliquée à un premier arbre d’entrée de la première boite de vitesses et d’une vitesse de rotation du premier arbre d’entrée.According to a non-limiting aspect of the invention, the use of the first gearbox is equal to a sum of measurements, each measurement taking into account a torque value applied to a first input shaft of the first gearbox. speeds and a rotational speed of the first input shaft.
Selon un aspect de l’invention non limitatif, l’étape de déterminer un état de vieillissement est réitéré périodiquement selon une période prédéterminée.According to a non-limiting aspect of the invention, the step of determining an aging state is repeated periodically over a predetermined period.
Selon un aspect de l’invention non limitatif, la période prédéterminée est comprise entre 5 millisecondes et 1000 millisecondes.According to a non-limiting aspect of the invention, the predetermined period is between 5 milliseconds and 1000 milliseconds.
Selon un aspect de l’invention non limitatif, le procédé comporte une étape d’interdire les étapes de diminuer et d’augmenter si un deuxième actionneur transmettant un couple à la deuxième boite de vitesses atteint une limitation de fonctionnement.According to a non-limiting aspect of the invention, the method comprises a step of prohibiting the steps of decreasing and increasing if a second actuator transmitting a torque to the second gearbox reaches an operating limitation.
Un autre aspect de l’invention se rapporte à un véhicule quatre roues motrices comportant :
- Une première boite de vitesses d’un premier train de roues,
- Un premier actionneur agencé pour entraîner en rotation un premier arbre d’entrée de la première boite de vitesses,
- Une deuxième boite de vitesses d’un deuxième train de roues, et
- Un deuxième actionneur agencé pour entraîner en rotation un deuxième arbre d’entrée de la deuxième boite de vitesses.
- A first gearbox of a first set of wheels,
- A first actuator arranged to rotate a first input shaft of the first gearbox,
- A second gearbox of a second set of wheels, and
- A second actuator arranged to rotate a second input shaft of the second gearbox.
Le véhicule selon cet aspect de l’invention est remarquable en ce qu’il comporte des moyens de contrôle agencés pour exécuter les étapes du procédé selon l’un quelconque des aspects précités.The vehicle according to this aspect of the invention is remarkable in that it comprises control means arranged to execute the steps of the method according to any of the aforementioned aspects.
Selon un aspect de l’invention non limitatif, les moyens de contrôle sont formés par une unité de contrôle véhicule ou une unité de contrôle moteur.According to a non-limiting aspect of the invention, the control means are formed by a vehicle control unit or an engine control unit.
L’invention et ses différentes applications seront mieux comprises à la lecture de la description qui suit et à l’examen des figures qui l’accompagnent.The invention and its various applications will be better understood on reading the following description and examining the accompanying figures.
Sauf précision contraire, un même élément apparaissant sur des figures différentes présente une référence unique.Unless otherwise specified, the same element appearing in different figures presents a unique reference.
La
Le véhicule 1 peut être formé par un véhicule quatre roues motrices de type électrique, hybride ou thermique. Dans l’exemple illustré, le véhicule 1 est formé par un véhicule hybride.The vehicle 1 can be formed by a four-wheel drive vehicle of electric, hybrid or thermal type. In the example illustrated, vehicle 1 is formed by a hybrid vehicle.
Le véhicule 1 comporte :
- Une première boite de vitesses 2 d’un premier train de roues 3,
- Un premier actionneur 4 agencé pour entraîner en rotation un premier arbre d’entrée 5 de la première boite de vitesses 2, le premier actionneur 4 étant formé, dans cet exemple non limitatif, par un moteur thermique 6 et un premier moteur électrique 7 pouvant être actionnés simultanément ou indépendamment l’un de l’autre pour transmettre un couple au premier arbre d’entrée 5,
- Une deuxième boite de vitesses 8 d’un deuxième train de roues 9,
- Un deuxième actionneur 10 agencé pour entraîner en rotation un deuxième arbre d’entrée 11 de la deuxième boite de vitesses 8, le deuxième actionneur 10 étant formé dans cet exemple non limitatif par un deuxième moteur électrique,
- Des moyens de contrôle 12 agencés pour exécuter les étapes du procédé de répartition d’un couple entre la première boite de vitesses 2 et la deuxième boite de vitesses 8 du véhicule 1 selon un aspect non limitatif de l’invention illustré à la
- A first gearbox 2 of a first set of wheels 3,
- A first actuator 4 arranged to rotate a first input shaft 5 of the first gearbox 2, the first actuator 4 being formed, in this non-limiting example, by a heat engine 6 and a first electric motor 7 which can be actuated simultaneously or independently of each other to transmit a torque to the first input shaft 5,
- A second gearbox 8 of a second set of wheels 9,
- A second actuator 10 arranged to rotate a second input shaft 11 of the second gearbox 8, the second actuator 10 being formed in this non-limiting example by a second electric motor,
- Control means 12 arranged to execute the steps of the method of distributing a torque between the first gearbox 2 and the second gearbox 8 of the vehicle 1 according to a non-limiting aspect of the invention illustrated in
De façon non limitative, les moyens de contrôle 12 peuvent être formés par :
- Une unité de contrôle véhicule (plus connue sous l’acronyme VCU pour Vehicle Control Unit en anglais),
- Une unité de contrôle moteur (plus connue sous l’acronyme MCU pour Motor Control Unit en anglais),
- A vehicle control unit (better known by the acronym VCU for Vehicle Control Unit in English),
- A motor control unit (better known by the acronym MCU for Motor Control Unit in English),
La
Les étapes du procédé 100 sont exécutées par des moyens de contrôle 12 d’un véhicule tel que, par exemple, celui illustré à la
Le procédé 100 comporte une étape de déterminer 101 un état de vieillissement de la première boite de vitesses 2.The method 100 includes a step of determining 101 an aging state of the first gearbox 2.
Dans cet exemple de réalisation non limitatif, la première boite de vitesses 2 correspond à la boite de vitesses du train de roues avant. Il est entendu que dans un exemple de réalisation différent, cette première boite de vitesses 2 peut être formée par la boite de vitesses du train de roues arrière.In this non-limiting embodiment, the first gearbox 2 corresponds to the gearbox of the front wheel train. It is understood that in a different embodiment, this first gearbox 2 can be formed by the gearbox of the rear wheel train.
Selon un aspect de l’invention non limitatif, l’état de vieillissement est formé par une à une capacité de pièces mécaniques de la première boite de vitesses 2 à résister à une valeur de couple en fonction d’une utilisation de la première boite de vitesses 2.According to a non-limiting aspect of the invention, the state of aging is formed by a capacity of mechanical parts of the first gearbox 2 to resist a torque value depending on use of the first gearbox. speeds 2.
Dans une mise en œuvre non limitative, l’état de vieillissement est formé par une capacité des engrenages et des paliers de roulement (non illustrés) de la première boite de vitesses 2 à résister à une valeur de couple qui leur est appliquée en fonction d’une utilisation de la première boite de vitesses 2.In a non-limiting implementation, the aging state is formed by a capacity of the gears and the rolling bearings (not illustrated) of the first gearbox 2 to resist a value of torque which is applied to them as a function of 'a use of the first gearbox 2.
Cette capacité peut être calculée comme suit : résistance des engrenages et des paliers de roulement en fonction d’une utilisation de la première boite de vitesses 2 déterminée divisé par résistance des engrenages et des paliers de roulement en début de vie.This capacity can be calculated as follows: resistance of the gears and rolling bearings based on use of the first gearbox 2 determined divided by resistance of the gears and rolling bearings at the start of life.
Dans une mise en œuvre non limitative, l’utilisation de la première boite de vitesses 2 est égale à une somme de mesures, chaque mesure tenant compte d’une valeur de couple appliquée au premier arbre d’entrée 5 de la première boite de vitesses 2 et d’une vitesse de rotation du premier arbre d’entrée 5. Ces mesures peuvent être réalisées par des capteurs et/ou des moyens d’estimation que comporte le véhicule 1,In a non-limiting implementation, the use of the first gearbox 2 is equal to a sum of measurements, each measurement taking into account a torque value applied to the first input shaft 5 of the first gearbox 2 and a rotation speed of the first input shaft 5. These measurements can be carried out by sensors and/or estimation means included in the vehicle 1,
En effet, une accumulation de régimes de rotation et de couples transmis par la première boite de vitesses 2 créée son vieillissement. Ce vieillissement génère une fatigue au niveau des dents des engrenages ainsi que des paliers et est susceptible d’entraîner une rupture de ces derniers.In fact, an accumulation of rotational speeds and torques transmitted by the first gearbox 2 creates its aging. This aging generates fatigue at the level of the gear teeth as well as the bearings and is likely to lead to breakage of the latter.
La
L’axe des ordonnées représente la capacité des engrenages et des paliers de la première boite de vitesses 2 à résister à une valeur de couple qui leur est appliquée en MPa. L’axe des abscisses illustre, quant à lui, l’utilisation en Watts de la première boite de vitesses 2 fonction d’une somme de mesures, chaque mesure tenant compte d’une valeur de couple en Nm appliquée au premier arbre d’entrée 5 de la première boite de vitesses 2 et d’une vitesse de rotation en rd/s du premier arbre d’entrée 5.The ordinate axis represents the capacity of the gears and bearings of the first gearbox 2 to resist a value of torque applied to them in MPa. The abscissa axis illustrates, for its part, the use in Watts of the first gearbox 2 as a function of a sum of measurements, each measurement taking into account a torque value in Nm applied to the first input shaft 5 of the first gearbox 2 and a rotation speed in rd/s of the first input shaft 5.
On peut s’apercevoir que la capacité des engrenages et des paliers de la première boite de vitesses 2 à résister à une valeur de couple qui leur est appliquée diminue en fonction d’une augmentation de l’utilisation de la première boite de vitesses 2.We can see that the capacity of the gears and bearings of the first gearbox 2 to resist a value of torque applied to them decreases as a function of an increase in the use of the first gearbox 2.
Dans une mise en œuvre différente, l’état de vieillissement peut être formé par une capacité du premier arbre d’entrée 5 à résister à une valeur de couple en fonction d’une utilisation de ce premier arbre d’entrée 5. L’utilisation de ce premier arbre d’entrée 5 est égale à une somme de mesures, chaque mesure tenant compte d’une valeur de couple appliquée au premier arbre d’entrée 5 de la première boite de vitesses 2 et d’une vitesse de rotation du premier arbre d’entrée 5.In a different implementation, the aging state can be formed by a capacity of the first input shaft 5 to resist a torque value depending on a use of this first input shaft 5. The use of this first input shaft 5 is equal to a sum of measurements, each measurement taking into account a torque value applied to the first input shaft 5 of the first gearbox 2 and a rotation speed of the first input shaft 5.
Dans une mise en œuvre non limitative, l’étape de déterminer 101 un état de vieillissement est réitéré périodiquement selon une période prédéterminée. Cette période prédéterminée peut être comprise entre 5 millisecondes et 1000 millisecondes. Elle peut par exemple être de l’ordre de 10 millisecondes ou de 20 millisecondes.In a non-limiting implementation, the step of determining 101 an aging state is repeated periodically according to a predetermined period. This predetermined period can be between 5 milliseconds and 1000 milliseconds. It can for example be of the order of 10 milliseconds or 20 milliseconds.
Si l’état de vieillissement déterminé par les moyens de contrôle 12 est supérieur à un seuil prédéterminé, le procédé 100 comporte les étapes supplémentaires de :
- Diminuer 102 un couple transmis par le premier actionneur 4 à la première boite de vitesses 2, et
- Augmenter 103 un couple transmis par le deuxième actionneur 10 à la deuxième boite de vitesses 8.
- Reduce 102 a torque transmitted by the first actuator 4 to the first gearbox 2, and
- Increase 103 a torque transmitted by the second actuator 10 to the second gearbox 8.
En d’autres termes, si le vieillissement de la première boite de vitesses 2 est prématuré, le procédé 100 propose de répartir une partie ou la totalité du couple demandé par le conducteur sur la deuxième boite de vitesses 8.In other words, if the aging of the first gearbox 2 is premature, the method 100 proposes to distribute part or all of the torque requested by the driver on the second gearbox 8.
En laboratoire, il est possible de déterminer la courbe illustrée à la
Pour cette même utilisation donnée, les moyens de contrôles 12 sont en mesure de déterminer un état de vieillissement réel en fonction de mesures et/ou d’estimations réalisées par des capteurs et/ou des moyens d’estimation du véhicule 1,For this same given use, the control means 12 are able to determine a real state of aging based on measurements and/or estimates made by sensors and/or estimation means of the vehicle 1,
Ainsi, en comparant l’état de vieillissement déterminé à l’état de vieillissement prédéterminé en laboratoire, il est possible de déterminer une différence. Si cette différence est supérieure au seuil prédéterminé, alors les étapes de diminuer 102 un couple transmis par le premier actionneur 4 à la première boite de vitesses 2 et d’augmenter 103 un couple transmis par le deuxième actionneur 10 à la deuxième boite de vitesses 8 sont exécutées.Thus, by comparing the determined aging state to the predetermined laboratory aging state, it is possible to determine a difference. If this difference is greater than the predetermined threshold, then the steps of reducing 102 a torque transmitted by the first actuator 4 to the first gearbox 2 and of increasing 103 a torque transmitted by the second actuator 10 to the second gearbox 8 are executed.
Le procédé 100 peut également comporter une étape d’interdire 105 les étapes de diminuer 103 le couple transmis à la première boite de vitesses 2 et d’augmenter 104 le couple transmis à la deuxième boite de vitesses 8 si le deuxième actionneur 10 transmettant un couple à la deuxième boite de vitesses 8 atteint une limitation de fonctionnement.The method 100 may also include a step of prohibiting 105 the steps of reducing 103 the torque transmitted to the first gearbox 2 and of increasing 104 the torque transmitted to the second gearbox 8 if the second actuator 10 transmitting a torque at the second gearbox 8 reaches an operating limitation.
De façon non limitative, le deuxième actionneur 10 atteint sa limitation de fonctionnement, par exemple lorsqu’il a atteint son régime de rotation maximal ou lorsque sa température est trop élevée. Dans ce cas, la répartition du couple entre le premier train de roues 3 et le deuxième train de roues 9 n’est pas effectuée.In a non-limiting manner, the second actuator 10 reaches its operating limitation, for example when it has reached its maximum rotation speed or when its temperature is too high. In this case, the distribution of the torque between the first set of wheels 3 and the second set of wheels 9 is not carried out.
Les différents aspects de l’invention susmentionnés présentent de nombreux avantages. Parmi ceux-ci, on peut citer :
- Dimensionner une même boite de vitesses pour des véhicules légers et des véhicules dits utilitaires ;
- Réduire les dimensions de la boite de vitesses ;
- Réduire les coûts de développement et de fabrication des boites de vitesses.
- Sizing the same gearbox for light vehicles and so-called utility vehicles;
- Reduce the dimensions of the gearbox;
- Reduce gearbox development and manufacturing costs.
Claims (9)
- Déterminer (101) un état de vieillissement de ladite première boite de vitesses (2),
- Si ledit état de vieillissement déterminé est supérieur à un seuil prédéterminé,
- Diminuer (102) un couple transmis à ladite première boite de vitesses (2), et
- Augmenter (103) un couple transmis à ladite deuxième boite de vitesses (8).
- Determine (101) an aging state of said first gearbox (2),
- If said determined aging state is greater than a predetermined threshold,
- Reduce (102) a torque transmitted to said first gearbox (2), and
- Increase (103) a torque transmitted to said second gearbox (8).
- Une première boite de vitesses (2) d’un premier train de roues (3),
- Un premier actionneur (4) agencé pour entraîner en rotation un premier arbre d’entrée (5) de ladite première boite de vitesses (2),
- Une deuxième boite de vitesses (8) d’un deuxième train de roues (9),
- Un deuxième actionneur (10) agencé pour entraîner en rotation un deuxième arbre d’entrée (11) de ladite deuxième boite de vitesses (8),
- Ledit véhicule (1) étant caractérisé en ce qu’il comporte des moyens de contrôle (12) agencés pour exécuter les étapes du procédé (100) selon l’une quelconque des revendications précédentes.
- A first gearbox (2) of a first set of wheels (3),
- A first actuator (4) arranged to rotate a first input shaft (5) of said first gearbox (2),
- A second gearbox (8) of a second set of wheels (9),
- A second actuator (10) arranged to rotate a second input shaft (11) of said second gearbox (8),
- Said vehicle (1) being characterized in that it comprises control means (12) arranged to execute the steps of the method (100) according to any one of the preceding claims.
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