FR2971316A1

FR2971316A1 - Dispositif et procede pour la commande d'une boite de vitesses a double embrayage

Info

Publication number: FR2971316A1
Application number: FR1150967A
Authority: FR
Inventors: Eric Schaeffer
Original assignee: Peugeot Citroen Automobiles SA
Current assignee: PSA Automobiles SA
Priority date: 2011-02-07
Filing date: 2011-02-07
Publication date: 2012-08-10
Anticipated expiration: 2031-02-07
Also published as: FR2971316B1; EP2673532A1; WO2012107679A1

Abstract

La présente invention vise un dispositif pour la commande d'une boîte de vitesses (101) à double embrayage lors du changement de rapport de vitesse pour passer d'un rapport de vitesse initial vers un rapport de vitesse cible, ladite boîte comprenant deux embrayages (216, 218), associés chacun à un arbre (222, 200) primaire qu'ils relient en rotation à un groupe motopropulseur (102), deux arbres (230, 232) secondaires reliés à des récepteurs (103), et des crabots (15) munis de synchroniseurs (252, 254) associés aux rapports, chaque arbre primaire (222,200) étant lié à un arbre (230, 232) secondaire par l'intermédiaire de trains d'engrenages synchronisés pour la transmission d'une puissance selon un mouvement de rotation entre le groupe motopropulseur (102) et le récepteur (103), lesdits trains correspondant chacun à un rapport (241 à 247) de transmission associé à un mécanisme de changement de rapport, ledit groupe motopropulseur (102) comprenant une commande d'accélération (105) ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend : - un capteur (265) de conditions de transmission de puissance et un capteur de la vitesse de sollicitation de la commande d'accélération (105), un moyen (104) pour déterminer le temps disponible Td entre deux changements de rapports de vitesse, et - des moyens (260,268) de gestion, aptes à adapter le choix d'une stratégie (324, 326, 328, 336) de synchronisation des trains d'engrenage du rapport de vitesse cible en fonction du temps disponible Td entre deux changements de rapports de vitesse. La présente invention vise également un procédé pour la commande d'une boîte de vitesses (101) équipée d'un tel dispositif.

Description

DISPOSITIF ET PROCÉDÉ POUR LA COMMANDE D'UNE BOITE DE VITESSES A DOUBLE EMBRAYAGE La présente invention concerne un dispositif, un procédé pour la commande d'une boîte de vitesses à double embrayage plus particulièrement adaptée pour une transmission de puissance dans un véhicule automobile, ainsi qu'un véhicule automobile incorporant un tel dispositif.

Plus particulièrement, l'invention a pour objet un dispositif et un procédé d'adaptation de la stratégie de synchronisation d'une boîte de vitesses à double embrayage en fonction du temps disponible pour le changement de rapport de vitesse. L'invention a pour but de limiter l'usure des synchroniseurs d'une boîte de vitesses à double embrayage.

Selon l'art antérieur, un véhicule automobile comporte une chaîne de transmission de puissance comprenant un groupe motopropulseur tel qu'un moteur thermique et/ou une machine électrique, un embrayage, et une boîte de vitesses, elle-même reliée aux roues motrices. L'embrayage assure la transmission de puissance entre le groupe motopropulseur et la boîte de vitesses, elle-même reliée aux roues.

Cette boîte de vitesses est un élément mécanique comportant plusieurs trains d'engrenages délivrant des rapports de transmission d'un couple, provenant d'un arbre primaire, couplé au groupe motopropulseur, à un arbre secondaire, couplé à des récepteurs, par exemple, les roues motrices d'un véhicule. La boîte de vitesses permet d'adapter le rapport de transmission entre le groupe motopropulseur et le récepteur, notamment en fonction du couple moteur disponible et du couple nécessaire à l'entraînement du récepteur. Le rapport de transmission d'un train désigne le ratio entre la vitesse de rotation du récepteur et la vitesse de rotation de l'arbre moteur lorsqu'ils sont accouplés par l'intermédiaire dudit train.

Les boites de vitesses à double embrayage sont connues de l'art antérieur, notamment dans le domaine des véhicules automobiles, pour permettre le changement de rapport de transmission sans rupture de l'accélération du véhicule. Chaque rapport de transmission correspond à un rapport de la boîte de vitesse, lesquels rapports sont généralement classés selon une numérotation croissante en fonction du rapport de transmission, chaque rapport de transmission recevant un numéro d'ordre. Ces dites boîtes de vitesses ont l'avantage d'utiliser une technologie mécanique et une cinématique se rapprochant des boîtes de vitesses manuelles mécaniques classiques, à trains d'engrenages parallèles, dont le rendement est sensiblement meilleur que celui des boîtes de vitesses automatiques à trains épicyclo'idaux. Une boîte de vitesses à double embrayage est une boîte de vitesses qui reprend l'architecture d'une boîte de vitesses manuelle classique, scindée en deux demi-boîtes. En effet, le principe de base d'une boîte de vitesses à double embrayage consiste à séparer les rapports de boîte en deux sous boîtes, une demi-boîte comprenant les trains correspondant aux rapports dont le numéro d'ordre est pair, une deuxième demi-boîte pour les trains dont le numéro d'ordre des rapports est impair.

Chaque train d'engrenage comporte une roue liée à un des arbres et un pignon, dit pignon fou, monté sur l'autre arbre. Des crabots munis chacun d'un synchroniseur sont utilisés pour lier sélectivement les pignons fous à l'arbre sur lequel ils sont montés afin d'assurer un passage de vitesse. À cet effet, le crabot est lié en rotation à son arbre mais est mobile axialement pour permettre un accrochage avec un pignon fou. On parle de crabotage lorsque le crabot réalise la liaison en rotation de l'arbre avec le pignon fou, de sorte qu'un rapport de vitesse est engagé. Les synchroniseurs, montés sur les crabots ont pour rôle d'amener le crabot et le pignon fou des vitesses de rotation identiques avant de réaliser le crabotage. En effet, lors d'un changement de rapport de vitesse, le crabot est lié à l'arbre secondaire qui est relié aux roues, tandis que le pignon fou du rapport à engager est lié en rotation à l'arbre primaire (ou inversement). Or l'arbre primaire et l'arbre secondaire tournent à des vitesses différentes. Le synchroniseur permet alors de synchroniser le régime de l'arbre primaire avec celui de l'arbre secondaire lié aux roues.

Il existe différents types de synchroniseurs également nommés « moyeux de synchronisation » notamment les synchroniseurs à cônes. Un synchroniseur à cônes est cannelé à l'intérieur et coulisse sur les cannelures de l'arbre secondaire. Ses deux faces avant et arrière sont usinées en forme de cône, généralement femelle, alors que son pourtour est crénelé. Une bague crénelée à l'intérieur, coulisse autour du moyeu, dans le sens longitudinal, et comporte une rainure circulaire dans laquelle vient s'engager la fourchette de commande de vitesses. La face du pignon située vis-à-vis du synchroniseur comporte un cône mâle correspondant au cône femelle du synchroniseur, et à la périphérie du cône, des « créneaux » ayant le même diamètre et les mêmes dents que les créneaux de la périphérie du synchroniseur. Ainsi, les créneaux de la bague de synchronisation peuvent venir s'engager sur les créneaux du pignon. Ceci s'obtient en déplaçant le levier de la tringlerie de boîte de vitesses, qui fait coulisser la bague de synchronisation sur les cannelures du moyeu. Pignon et moyeu de synchronisation se trouvent couplés ; l'entraînement de l'arbre se fait ainsi en douceur. Dans une boîte de vitesses à double embrayage, pour chaque demi-boîte les synchroniseurs effectuent des passages montants avec sauts de rapports, c'est-à-dire entre deux rapports de numéro d'ordre pair ou deux rapports de numéro d'ordre impair. En d'autres termes, la stratégie de passage de rapport d'une boîte de vitesses à double embrayage consiste à synchroniser le meilleur rapport de transmission, ce rapport de transmission étant déterminé de façon autonome par le système de gestion de passage de rapport, dit calculateur, grâce à l'interprétation des informations telles que le couple et la vitesse de rotation du moteur, l'enfoncement de la pédale de l'accélérateur, la vitesse du véhicule, le mode de fonctionnement de la boîte, le couple résistant du véhicule. Ces informations permettent de renseigner le système de gestion sur la volonté du conducteur d'accélérer le véhicule, d'une part et des conditions de transmission de puissance d'autre part. Le rapport synchronisé est ensuite pré-engagé en attendant le croisement des deux embrayages finalisant le changement de rapport de transmission. La boîte de vitesses à double embrayage comporte au moins deux arbres primaires, couplés chacun à l'arbre du moteur par l'intermédiaire d'un système à double embrayage. Le premier arbre primaire est couplé à un premier arbre secondaire par l'engagement d'au moins un train de transmission dont le rapport de transmission définit une première vitesse. Le deuxième arbre primaire est couplé à un deuxième arbre secondaire par l'engagement d'au moins un train de transmission dont le rapport de transmission définit une deuxième vitesse. Cette deuxième vitesse permet un rapport de transmission plus élevé par rapport à la première vitesse. Dans une boîte de vitesses à double embrayage, l'engagement et la sélection des trains d'engrenages correspondant aux numéros d'ordre des rapports sont commandés par un système de contrôle commande, au moyen d'actionneurs. La boîte de vitesses à double embrayage peut ainsi présélectionner la vitesse supérieure ou inférieure, pour élever ou abaisser le rapport de transmission souhaité. Lors d'un passage de vitesse, le système de contrôle commande se charge d'actionner l'embrayage et de passer les rapports à la place du conducteur. Le système de contrôle commande ouvre l'embrayage de la première demi-boîte et ferme simultanément celui de la seconde. Le système de contrôle commande est piloté par un calculateur électronique, capable d'adapter ses actions en fonction du mode de conduite du conducteur.

Une telle boîte de vitesses est décrite dans le document FR-A-2 885 978. Ce document divulgue en outre une stratégie de commande des synchroniseurs des boîtes de vitesses de ce type, permettant ainsi lors d'un changement de vitesse, de passer par une vitesse intermédiaire de valeur rapprochée, en transférant le couple moteur d'un arbre moteur primaire à un autre. Toutefois, lors d'un changement de rapport avec une boîte de vitesses à double embrayage comme dans le document FR-A-2 885 978, l'ensemble des synchroniseurs est sensiblement plus sollicité que dans une boîte de vitesses à architecture classique.

En effet, pour effectuer par exemple, un changement de la deuxième à la troisième vitesse, le synchroniseur préalablement craboté au train de pignons du premier rapport de transmission se retrouve craboté au train de pignons du troisième rapport de transmission. L'écart important de régime lors du passage de la première vitesse à la troisième vitesse génère un risque au niveau de l'énergie dissipée dans le synchroniseur du troisième rapport de transmission. Ce risque est dû à l'important saut de rapport de transmission lors du passage entre les deux vitesses. Cette contrainte lors du changement de vitesse, conduit d'une part, à un dimensionnement important du diamètre de chaque cône de frottement, et d'autre part, à une multiplication de ces dits cônes dans la boîte de vitesses.

L'invention a pour but de résoudre ces inconvénients de l'art antérieur. À cet effet, selon un premier aspect, la présente invention vise un dispositif pour la commande d'une boîte de vitesses à double embrayage lors du changement de rapport de vitesse pour passer d'un rapport de vitesse initial vers un rapport de vitesse cible, ladite boîte comprenant deux embrayages, associés chacun à un arbre primaire qu'ils relient en rotation à un groupe motopropulseur, deux arbres secondaires reliés à des récepteurs, et des crabots munis de synchroniseurs associés aux rapports, chaque arbre primaire étant lié à un arbre secondaire par l'intermédiaire de trains d'engrenages synchronisés pour la transmission d'une puissance selon un mouvement de rotation entre le groupe motopropulseur et le récepteur, lesdits trains correspondant chacun à un rapport de transmission associé à un mécanisme de changement de rapport, ledit groupe motopropulseur comprenant une commande d'accélération, ledit dispositif comprenant : un capteur de conditions de transmission de puissance et un capteur de la vitesse de sollicitation de la commande d'accélération, un moyen pour déterminer le temps disponible Td entre deux changements de rapports de vitesse, et des moyens de gestion aptes à adapter le choix d'une stratégie de synchronisation des trains d'engrenage du rapport de vitesse cible en fonction du temps disponible Td entre deux changements de rapports de vitesse. En d'autres termes, le dispositif selon l'invention permet d'adopter la stratégie optimale de sollicitation des synchroniseurs en fonction du temps disponible Td pour effectuer le passage de rapport de vitesse cible. Un des avantages de l'invention est de permettre une meilleure synchronisation des rapports de vitesses dans les boîtes de vitesses de type à double embrayage, notamment pour des applications concernant des véhicules automobiles.

Le dispositif selon l'invention permet de résoudre le problème de la sollicitation excessive des synchroniseurs dans ce type de boîtes de vitesses. Un autre avantage du dispositif selon l'invention est sa facilité de mise en ceuvre dans un véhicule automobile. L'invention peut être mise en ceuvre selon les modes de réalisations avantageux exposés ci-après lesquels peuvent être considérés individuellement ou selon toute combinaison opérante. Selon des caractéristiques particulières, les capteurs des conditions de transmission de puissance comprennent l'un des capteurs suivant : un capteur de vitesse de rotation du récepteur ; un capteur de vitesse de rotation du moteur ; un capteur de vitesse de rotation d'un des deux arbres primaires ; un capteur de position d'un des embrayages. Avantageusement, l'ensemble de ces capteurs permet de fournir les renseignements nécessaires afin de déterminer, le temps disponible Td entre deux changements de rapport, ainsi que le temps de synchronisation Ts, l'énergie et la puissance dissipée par les synchroniseurs entre autres. Ces informations renseignent les moyens de gestion du dispositif sur les conditions de roulage du véhicule et la vitesse de sollicitation de la commande d'accélération permettant ainsi de sélectionner la meilleure stratégie de synchronisation du train d'engrenages du rapport de vitesse cible. Selon des caractéristiques particulières, le mécanisme de changement de rapport comprend une fourchette de passage de rapport et les capteurs de condition de transmission comprennent un capteur de position de ladite fourchette. Selon des caractéristiques particulières, le dispositif objet de l'invention comprend une commande de freinage et les capteurs de conditions de transmission de puissance comprennent un capteur de sollicitation de ladite commande de freinage.

Selon des caractéristiques particulières, le moyen de gestion est un système de commande de la boîte de vitesses comportant un calculateur et des actionneurs. En d'autres termes, les capteurs informent le calculateur de la boîte de vitesses qui, en fonction de ces données, commande les actionneurs.

Les actionneurs peuvent être par exemple des actionneurs des synchroniseurs, des actionneurs des embrayages. Un deuxième aspect de l'invention vise un procédé pour la commande d'une boîte de vitesses équipée d'un dispositif objet de l'invention comprenant : une étape de détermination consistant à déterminer les conditions de transmission de puissance à partir des informations délivrées par le capteur de conditions de transmission de puissance et le capteur de la vitesse de sollicitation de la commande d'accélération, une étape de calcul consistant à déterminer le temps disponible Td entre deux changements de rapports de vitesse, et une étape d'adaptation, consistant à sélectionner une stratégie de synchronisation des trains d'engrenage du rapport de vitesse cible en fonction du temps disponible Td entre deux changements de rapports de vitesse. Selon des caractéristiques particulières, l'étape d'adaptation consiste à sélectionner une stratégie parmi l'ensemble comprenant : une stratégie de sollicitation du synchroniseur du train du rapport de vitesse cible uniquement, une stratégie comportant des étapes de sollicitation séquentielle de plusieurs synchroniseurs, une stratégie de sollicitation de l'embrayage non en prise, et une stratégie de sollicitation séquentielle d'un synchroniseur. Ainsi, le procédé objet de l'invention permet avantageusement de sélectionner la stratégie de synchronisation de la boîte de vitesses à double embrayage qui entraîne une utilisation optimale des synchroniseurs et un passage de rapports de vitesses efficace dans le temps disponible pour la synchronisation. Ces différentes stratégies de synchronisation sont connues et leur mise en ceuvre est simple. Une stratégie consiste à solliciter de manière directe le synchroniseur du train du rapport de vitesse cible uniquement.

Une autre stratégie de commande d'une boîte de vitesses à double embrayage, est un procédé de pilotage comportant des étapes de sollicitation séquentielle d'un ou plusieurs synchroniseurs décrit dans le document FR0956512.

Cela permet un passage d'un rapport inférieur à un rapport supérieur ou vice versa, avec un écart de régime plus important qu'en sollicitant un seul synchroniseur. Ce procédé permet, de solliciter dès la fin d'un passage dans un rapport de vitesse, le synchroniseur du rapport de vitesse final, pour effectuer une partie de la phase de synchronisation, le synchroniseur final étant sollicité avant le crabotage de ce dernier. Ensuite, le document EP1672253 décrit la stratégie de sollicitation de l'embrayage non en prise qui consiste à mettre en ceuvre l'embrayage de la demi-boîte de vitesses débrayée pour réaliser la synchronisation lorsque la durée maximale de synchronisation prédéterminée dépasse l'effort maximal que le dispositif de synchronisation peut fournir. Enfin, la sollicitation séquentielle d'un synchroniseur est une stratégie décrite par le document FR0959085 dans laquelle l'application du synchroniseur se fait en deux parties. Selon des caractéristiques particulières, dans l'étape d'adaptation, lorsque le temps disponible Td plus court qu'un temps Td min prédéfini (Td <Td min), la stratégie de synchronisation est la stratégie (326) de sollicitation séquentielle d'un synchroniseur ou la stratégie (324) de sollicitation du synchroniseur du train du rapport de vitesse cible uniquement. En d'autres termes, dans ce cas de figure, il faut effectuer un calcul du temps de synchronisation Ts. Le temps de synchronisation Ts dépend principalement de l'écart de régime, donc du régime initial de synchronisation Le temps de synchronisation diminue lorsque l'effort appliqué à ce synchroniseur augmente. La vitesse de montée en effort et l'effort maximal de synchronisation influent également sur le temps de synchronisation Ts.

Ainsi, lorsque le temps de synchronisation est suffisamment court, la stratégie de synchronisation comporte des étapes de sollicitation séquentielle de plusieurs synchroniseurs tandis que dans le cas contraire, la stratégie de synchronisation est la stratégie de sollicitation du synchroniseur du train du rapport de vitesse cible uniquement.

Selon des caractéristiques particulières, lorsque le temps disponible Td plus long qu'un temps Td max prédéfini (Td>Td max), le procédé de synchronisation choisi est la sollicitation de l'embrayage non en prise. Cela permet avantageusement de limiter la sollicitation du synchroniseur du rapport cible.

Selon des caractéristiques particulières, dans l'étape d'adaptation, dans les cas où le temps disponible Td est intermédiaire entre Td min et Td max (Td min < Td < Td max), une étape de calcul de la puissance maximale Pmax admissible par le synchroniseur est effectuée. Une des limites du système de synchronisation réside dans la puissance dissipée par le synchroniseur sans risque de détérioration de ses composants. Afin de garantir un temps de synchronisation optimisé, quel que soit le type de passage de rapport, sans provoquer d'endommagement au mécanisme du synchroniseur, le procédé objet de l'invention tient compte de la puissance maximale admissible par le synchroniseur. Cette puissance Pmax dépend des matériaux du synchroniseur et de la surface de frottement entre le pignon fou et le synchroniseur. Le calcul de Pmax est décrit dans le document FR2915259. Selon des caractéristiques particulières, la stratégie de synchronisation adoptée est la stratégie de sollicitation séquentielle d'un synchroniseur ou la stratégie de sollicitation séquentielle de plusieurs synchroniseurs. Plus particulièrement, lorsque la puissance maximale Pmax calculée admissible par le synchroniseur est inférieure à un seuil PIim1, la stratégie de synchronisation adoptée est la sollicitation séquentielle de plusieurs synchroniseurs et lorsque la puissance maximale Pmax admissible par le synchroniseur est supérieure à un seuil PIim2 la stratégie de synchronisation adoptée est la sollicitation séquentielle d'un synchroniseur.

On note que PIim1 et PIim2 sont des valeurs seuil de puissance prédéterminées en fonction des caractéristiques des synchroniseurs de manière connue comme étant respectivement pour PIim1 le seuil au-delà duquel la puissance admissible par les synchroniseurs est forte et pour PIim2 le seuil en dessous duquel la puissance admissible par les synchroniseurs est faible. En d'autres termes une Pmax < PIim1 est considérée comme étant une puissance maximale admissible par les synchroniseurs faible et une Pmax > PIim2 est considérée comme étant une puissance maximale admissible par les synchroniseurs forte. Un autre aspect de l'invention vise un véhicule automobile caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif selon l'un quelconque des modes de réalisation précédents. Les avantages, buts et caractéristiques particulières de ce procédé et de ce véhicule étant similaires à ceux du dispositif objet de la présente invention, ils ne sont pas rappelés ici. D'autres avantages, buts et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée à titre d'exemple, nullement limitatif, et faite en se référant aux figures dans lesquelles : la Figure 1 représente, schématiquement, un véhicule comprenant un dispositif de commande de boîte de vitesses à double embrayage objet de l'invention dans un mode de réalisation particulier, la Figure 2 représente, schématiquement en vue de dessus, une boîte de vitesses à double embrayage comprenant un dispositif de commande objet de l'invention dans un mode de réalisation particulier, la Figure 3 représente, sous la forme d'un logigramme, des étapes mises en ceuvre dans un mode de réalisation particulier du procédé objet de la présente invention, et - la Figure 4 représente, schématiquement un exemple d'enchaînement de passages de rapports de vitesses montants. On note que les figures ne sont pas à l'échelle. D'une manière générale, la présente invention concerne les boîtes de vitesses 101 comprenant des trains synchronisés correspondant à des rapports de transmission, lors du changement d'une vitesse vers une vitesse cible, pour un véhicule 100 comprenant une commande d'accélération 105 et une commande de freinage 106. Comme l'illustre la figure 1, la boîte de vitesses 101 est un élément mécanique proposant plusieurs rapports de transmission d'un couple provenant d'un arbre primaire, couplé au moteur 102, à un arbre secondaire, couplé aux roues 103 motrices du véhicule. La boîte de vitesses 101 permet d'adapter le couple moteur disponible, au couple nécessaire au déplacement du véhicule 100. Dans la suite de la description, on considère principalement, à titre d'exemple non limitatif, un véhicule automobile 100 équipé d'une boîte de vitesses 101 à double 25 embrayage. Comme illustré en figure 2, dans un mode de réalisation particulier, une boîte de vitesses 101 à double embrayage d'un véhicule automobile est principalement constituée d'un volant moteur 212 entraîné en rotation par l'arbre de sortie 214 du moteur 102 et de deux embrayages 216 et 218 concentriques. 30 Un premier embrayage 218, entraînant un premier arbre primaire 222 creux et un second embrayage 216, juxtaposé au premier 218, entraînant un deuxième arbre primaire 200 plein, passant à l'intérieur de l'arbre primaire 222 creux. Les arbres primaires 200, 222 sont couplés chacun aux arbres secondaires 230, 232 par l'intermédiaire de trains de transmission dont les rapports de 35 transmission définissent des rapports de vitesse. Ces rapports de vitesse sont répartis en deux demi-boîtes. une première demi-boîte comprend les trains correspondant aux rapports dont le numéro d'ordre est pair (le deuxième rapport de vitesse 242, le quatrième rapport de vitesse 244 et le sixième rapport de vitesse 246), et une deuxième demi-boîte comprend les trains correspondant aux rapports dont le numéro d'ordre est impair (le premier rapport de vitesse 241, le troisième rapport de vitesse 243, le cinquième rapport de vitesse 245 et le septième rapport de vitesse 247). Le train d'engrenage d'un rapport de vitesse, par exemple celui du deuxième rapport de vitesse 242, comporte un premier pignon 281 dit « pignon fixe », lié solidairement à un arbre primaire 222, engrené par un deuxième pignon 280 dit « pignon fou » monté libre en rotation et fixe en translation sur l'arbre secondaire 232. Un dispositif de synchronisation 252 comprenant un anneau de synchronisation 254, monté libre en translation et fixe en rotation sur l'arbre secondaire 232, est commandé par un actionneur de synchronisation 260 en rotation sur un arbre secondaire 232 et rendu solidaire de cet arbre au moyen d'une boîte à crabots. Sur les arbres primaires 200 et 222 sont montés des capteurs 265 de la vitesse angulaire des arbres primaires 200, 222. Les moyens de gestion de l'adaptation du choix de la meilleure stratégie de synchronisation des trains d'engrenages comprennent un calculateur 104 qui reçoit des signaux des capteurs 265 représentatifs de la vitesse angulaire de l'arbre primaire 200 et du régime moteur 102 et émet des signaux de commande des actionneurs de synchronisation 260 et des actionneurs d'embrayage 268. Lorsque l'on veut changer de rapport de vitesse, en particulier engager un rapport nécessitant un changement d'arbre primaire 200, 222 en prise, il est nécessaire de venir synchroniser, puis craboter le pignon fou 280, correspondant au rapport de vitesse cible. La synchronisation en question revient à égaliser la vitesse de ce pignon fou 280, et la vitesse de l'arbre secondaire 232. Au moyen du dispositif selon l'invention, on peut utiliser différents capteurs 265, présents dans la boîte de vitesses 101 et/ou dans le véhicule 100 automobile, aptes à transmettre au calculateur 104 les informations nécessaires pour déterminer conditions de transmission de puissance et la vitesse de sollicitation de la commande d'accélération, afin de calculer le temps disponible Td pour effectuer la synchronisation du rapport de vitesse cible et ainsi adapter de manière correspondante la stratégie de synchronisation du train d'engrenage qui garantisse un fonctionnement optimal. Ces capteurs peuvent être : un capteur de vitesse de rotation du récepteur 103 ; un capteur de vitesse de rotation du moteur 102 ; un capteur de vitesse de rotation d'un des deux arbres primaires 200,222 ; un capteur de position d'un des embrayages 218,216 ; des capteurs de sollicitation de la commande d'accélération 105 ; des capteurs de la position des fourchettes de passage de rapport, dans ce cas chaque rapport 241 à 247 est équipé d'un capteur de position.

La figure 3 représente sous la forme d'un logigramme le procédé pour la commande d'une boîte de vitesses 101 d'un dispositif objet de l'invention comprenant : une étape 305 de détermination consistant à déterminer les conditions de transmission de puissance à partir des informations délivrées par le capteur de conditions de transmission de puissance et le capteur de la vitesse de sollicitation de la commande d'accélération, une étape 310 de calcul consistant à déterminer le temps disponible Td entre deux changements de rapports de vitesse, et une étape 315 d'adaptation, consistant à sélectionner une stratégie 324, 326, 328, 336 de synchronisation des trains d'engrenage du rapport de vitesse cible en fonction du temps disponible Td entre deux changements de rapports de vitesse. Dans une étape 305, les différents capteurs 265 du dispositif objet de l'invention permettent d'obtenir des informations qui renseignent sur les conditions de 25 transmission de puissance du véhicule et la vitesse de sollicitation de la commande d'accélération. Ces informations peuvent concerner par exemple le régime du moteur 102, la position de la pédale 105 d'accélération, de la pédale 106 de frein ou encore la vitesse du véhicule. À partir des grandeurs et des informations à la disposition du calculateur 104 30 notamment le rapport de vitesse engagé et le rapport de vitesse à engager, dans une deuxième étape 310 le calculateur 104 calcule le temps disponible Td pour la synchronisation du train d'engrenage du rapport de vitesse cible. Ensuite, dans une étape 315, le calculateur 104 commande les différents actionneurs 268, 260 afin d'adapter en fonction du temps disponible (Td) calculé dans 35 l'étape précédente le choix d'une stratégie de synchronisation de la boîte de vitesses 101. 20 En fonction du temps disponible Td, le dispositif objet de l'invention sélectionne la stratégie optimale pour la synchronisation parmi l'ensemble comprenant : - la stratégie 322 de sollicitation du synchroniseur du train du rapport de vitesse cible uniquement, - la stratégie 326 comportant des étapes de sollicitation séquentielle de plusieurs synchroniseurs, selon la proposition de la demande de brevet FR0956512, - la stratégie 328 de sollicitation de l'embrayage non en prise, afin de limiter la sollicitation du synchroniseur du rapport cible comme connu dans le document EP 1 672 253 A1, et. - la stratégie 336 de sollicitation séquentielle d'un synchroniseur selon la proposition de la demande de brevet FR0959085. En d'autres termes, différents cas, que nous allons détailler ci-dessous, peuvent se présenter dans cette étape 315. Plus précisément, il s'agit des cas où le temps, Td, entre deux changements de rapport sera : le plus court Td min le plus long Td max, et - les cas intermédiaires où Td min < Td < Td max. Par « Td max », le temps le plus long entre deux changements de rapports de vitesses, on entend un temps de l'ordre de plusieurs dizaines de minutes par exemple en roulage du véhicule automobile sur autoroute. Par « Td min » le temps le plus court entre deux changements de rapports de vitesses, on entend un temps de quelques centaines de millisecondes. C'est le cas par exemple de l'enchaînement de passages de rapports en sortie d'un péage d'autoroute, et/ou de départ du véhicule à l'arrêt avec un enfoncement de la pédale d'accélérateur maximum. En d'autres termes, la vitesse du véhicule et l'enfoncement de la pédale d'accélérateur sur une échelle de 0 à 100 % permettent de déterminer la plage de temps disponible. Ainsi le temps, Td, entre deux changements de rapport est : Td min lorsqu'il est compris entre 250 ms et 2 s, Td max à partir de 10 s, et T intermédiaire lorsqu'il est compris entre 2 et 10 s.

Dans le cas 320 où le temps Td entre deux changements de rapport est le plus court Td min est le cas le moins favorable.

La vitesse du moteur 102 est maximale et l'accélération du véhicule est non nulle. Ce cas est notamment détecté par la position de la pédale d'accélérateur 105. En effet, dans le cas où la pédale 105 est dans une position totalement enfoncée, cela indique une volonté d'accélération importante de la part du conducteur. Les passages de rapports de vitesses s'enchaînent donc très rapidement pour répondre à ce besoin d'accélération du véhicule 100. La figure 4 illustre un exemple de passage de rapports de vitesse montants, lorsque la commande d'accélération est totalement sollicitée 401 ce qui équivaut à un enfoncement total de la pédale 105 d'accélération. Trois phases successives s'enchaînent alors. Dans la première phase 405, la première vitesse est engagée. La courbe de vitesse 402 de l'arbre primaire 200 impair croît linéairement de la même manière que la courbe de vitesse 403 du moteur 102 jusqu'à atteindre le seuil 404 de régime maximum du moteur 102. Pendant ce temps, la deuxième vitesse est présélectionnée et la courbe de vitesse 406 de l'arbre primaire 222 pair croît également linéairement, de manière inférieure à la courbe de vitesse 402 de l'arbre primaire 200 impair. Ensuite dans une deuxième phase 410, le croisement 411 des embrayages 216, 218 permet le passage de la première vitesse à la seconde. La courbe de vitesse 402 de l'arbre primaire 200 impair continue de croître, tandis que la vitesse 403 du moteur 102 décroît de manière à rejoindre la courbe de la vitesse 406 de l'arbre primaire 222 pair qui croît. La fermeture 412 de l'embrayage 218 pair entraîne une troisième phase 415, dans laquelle la courbe de vitesse de l'arbre primaire 200 impair décroît 416 jusqu'à devenir inférieure à la courbe de la vitesse de l'arbre primaire 222 pair. On note que la synchronisation du troisième rapport de vitesse ne peut être effectuée avant la fin du passage de rapport de la première à la deuxième vitesse. Dans ce cas il faut effectuer la synchronisation du rapport cible dès que la fermeture de l'embrayage est effectivement détectée. En d'autres termes dans le cas 320 où le temps disponible Td est le plus court, c'est-à-dire Td min de l'ordre de quelques centaines de millisecondes, le calcul du temps de synchronisation Ts est effectué. Deux cas sont alors possibles : le temps de synchronisation Ts n'est pas assez court, la stratégie de synchronisation adoptée alors est la stratégie 324 de synchronisation comprenant la sollicitation du synchroniseur du rapport de vitesse cible uniquement, le temps de synchronisation est suffisamment court, la stratégie de synchronisation adoptée est la stratégie 326 décrite dans la demande de brevet FR0959085 dans laquelle il s'agit de solliciter un ou plusieurs synchroniseurs de manière séquentielle.

La stratégie décrite dans le document FR 0959085 comprend : - une étape de commencement de synchronisation des trains d'engrenage dans laquelle on applique sur le synchroniseur 252, 254 un effort suffisant pour amener le premier arbre primaire 222 à une vitesse de rotation comprise entre la vitesse initiale et une vitesse finale de synchronisation sur le rapport suivant de vitesse ; - une étape de relaxation de synchronisation dans laquelle on relâche l'effort appliqué sur le synchroniseur 252, 254 ; et - une étape de finalisation dans laquelle on applique à nouveau l'effort sur le synchroniseur 252, 254 jusqu'à amener ledit arbre primaire 222 à la vitesse finale de synchronisation. Un deuxième cas 325, le plus « confortable », est le cas où le temps Td disponible pour la synchronisation est le plus long Td max. Dans ce cas, la vitesse du moteur 102 est inférieure à un maximum tandis que l'accélération est nulle.

Il s'agit notamment du cas des passages de rapport sur « erre » c'est-à-dire à enfoncement de pédale d'accélération 105 nul. En effet, cette situation de vie du véhicule 100 est considérée comme confortable car elle garantit un temps de passage entre deux rapports suffisamment long pour utiliser la stratégie 328 décrite dans le brevet EP 1 672 253 A1.

Le procédé selon EP 1 672 253 Al de synchronisation des arbres 222, 232 d'une boîte de vitesses 101 à double embrayage permet de solliciter l'embrayage de la demi-boite débrayée, afin de limiter la sollicitation du synchroniseur 252, 254 du rapport de vitesse cible. Selon la stratégie décrite dans le document EP 1 672 253 Al, si l'effort nécessaire pour que la synchronisation soit réalisée dans une durée maximale de synchronisation prédéterminée Ds dépasse l'effort maximal que le dispositif de synchronisation peut fournir, alors l'embrayage non en prise est également mis en ceuvre de façon à réaliser la synchronisation dans la durée impartie Ds. Ainsi, si le dispositif à anneaux de synchronisation n'est pas suffisant pour synchroniser l'arbre 222 à synchroniser dans la durée impartie, l'embrayage non en prise est mis en ceuvre soit simultanément, soit antérieurement à la mise en ceuvre du dispositif à anneaux. La synchronisation s'en trouve accélérée.

Enfin dans les cas 330 intermédiaires, le procédé comprend une étape 335 supplémentaire de calcul de la puissance maximale Pmax admissible par le synchroniseur est effectuée. On note que par « cas intermédiaires » on entend les cas où le temps disponible Td a une valeur intermédiaire entre Td min et Td max. Dans ces cas le véhicule a une vitesse moyenne et une accélération moyenne. Dans l'étape 335 est effectué le calcul du temps de synchronisation des trains et de Pmax suivant les différentes hypothèses d'utilisation des synchroniseurs, c'est-à-dire la stratégie avec un seul synchroniseur ou le pilotage en séquentiel de plusieurs synchroniseurs. Le calcul de la puissance maximale Pmax admissible par le synchroniseur 252, 254 est décrit dans la demande de brevet FR 2915259. Dans ce cas la sélection de la stratégie de sollicitation des synchroniseurs 252, 254 se fait par comparaison de Pmax avec une valeur seuil de puissance PIim1, PIim2.

On note que PIim1 et PIim2 sont des valeurs seuil de puissance prédéterminées par des calculs en fonction des caractéristiques des synchroniseurs 252, 254 de manière connue comme étant respectivement pour PIim1 le seuil au-delà duquel la puissance admissible par les synchroniseurs 252, 254 est forte et pour PIim2 le seuil en dessous duquel la puissance admissible par les synchroniseurs 252, 254 est faible. En d'autres termes une Pmax < PIim1 est considérée comme étant une puissance maximale admissible par les synchroniseurs faible et une Pmax > PIim2 est considérée comme étant une puissance maximale admissible par les synchroniseurs 252, 254 forte. D'une part, lorsque la puissance maximale Pmax admissible par le synchroniseur 252, 254 est supérieure à un seuil PIim2 la stratégie 326 de synchronisation adoptée est la sollicitation séquentielle d'un synchroniseur 252, 254 décrite dans la demande de brevet FR0959085. D'autre part, lorsque la puissance maximale Pmax admissible par le synchroniseur 252, 254 est inférieure à un seuil PIim1, on utilise la stratégie 336 de sollicitation séquentielle de plusieurs synchroniseurs 252, 254 avant d'effectuer le crabotage du train du rapport de vitesse cible décrite dans la demande de brevet FR0956512. Cette stratégie 336 comporte les étapes suivantes : - on détermine un rapport de vitesse actuellement engagé et un rapport de vitesse final souhaité, - on détermine une variation de la vitesse de l'arbre primaire 222 sollicité pour la synchronisation du rapport final, - lorsque la vitesse de l'arbre primaire 222 augmente alors on sollicite séquentiellement et de manière décroissante, dès la fin du passage du rapport de vitesse engagé, un ou plusieurs synchroniseurs 252, 254 de rapports supérieurs au rapport de vitesse final souhaité de la demi-boîte, - lorsque la vitesse de l'arbre primaire 222 diminue alors on sollicite séquentiellement et de manière croissante, dès la fin du passage du rapport de vitesse engagé, un ou plusieurs synchroniseurs 252, 254 de rapports inférieurs au rapport de vitesse final souhaité de la demi-boîte. Le procédé et le dispositif objet de la présente invention permettent de résoudre le problème de la sollicitation accrue des synchroniseurs 252, 254 dans les boîtes de vitesses 101 à double embrayage en adoptant la stratégie 324, 326, 328, 336 de synchronisation optimale en fonction du temps disponible Td pour effectuer la synchronisation des trains d'engrenages du rapport de vitesses cible.

Claims

REVENDICATIONS1. Dispositif pour la commande d'une boîte de vitesses (101) à double embrayage lors du changement de rapport de vitesse pour passer d'un rapport de vitesse initial vers un rapport de vitesse cible, ladite boîte comprenant deux embrayages (216, 218), associés chacun à un arbre (222, 200) primaire qu'ils relient en rotation à un groupe motopropulseur (102), deux arbres (230, 232) secondaires reliés à des récepteurs (103), et des crabots munis de synchroniseurs (252, 254) associés aux rapports (241 à 247), chaque arbre primaire (222, 200) étant lié à un arbre (230, 232) secondaire par l'intermédiaire de trains d'engrenages synchronisés pour la transmission d'une puissance selon un mouvement de rotation entre le groupe motopropulseur (102) et le récepteur (103), lesdits trains correspondant chacun à un rapport (241 à 247) de transmission associé à un mécanisme de changement de rapport, ledit groupe motopropulseur (102) comprenant une commande d'accélération (105), ledit dispositif étant caractérisé en ce qu'il comprend : - un capteur (265) de conditions de transmission de puissance et un capteur de la vitesse de sollicitation de la commande d'accélération (105), un moyen (104) pour déterminer le temps disponible Td entre deux changements de rapports de vitesse, et des moyens (260,268) de gestion, aptes à adapter le choix d'une stratégie (324, 326, 328, 336) de synchronisation des trains d'engrenage du rapport de vitesse cible en fonction du temps disponible Td entre deux changements de rapports de vitesse.
2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que les capteurs (265) des conditions de transmission de puissance comprennent l'un des capteurs suivant : un capteur de vitesse de rotation du récepteur (103) ; un capteur de vitesse de rotation du moteur (102) ; un capteur de vitesse de rotation d'un des deux arbres primaires (200,222) ; un capteur de position d'un des embrayages (218,216).
3. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que le mécanisme de changement de rapport comprend une fourchette de passage de rapport et que les capteurs de condition de transmission comprennent un capteur de position de ladite fourchette.
4. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comprend une commande (106) de freinage et que les capteurs de conditions de transmission de puissance comprennent un capteur de sollicitation de ladite commande (106) de freinage.
5. Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le moyen de gestion est un système de commande de la boîte (101) de vitesses comportant un calculateur (104) et des actionneurs (260, 268).
6. Procédé pour la commande d'une boîte de vitesses (101) équipée d'un dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend : une étape (305) de détermination consistant à déterminer les conditions de transmission de puissance à partir des informations délivrées par le capteur (265) de conditions de transmission de puissance et le capteur de la vitesse de sollicitation de la commande d'accélération (105), une étape (310) de calcul consistant à déterminer le temps disponible Td entre deux changements de rapports de vitesse, et une étape (315) d'adaptation, consistant à sélectionner une stratégie (324, 326, 328, 336) de synchronisation des trains d'engrenage du rapport de vitesse cible en fonction du temps disponible Td entre deux changements de rapports de vitesse.
7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que l'étape (315) d'adaptation consiste à sélectionner une stratégie parmi l'ensemble comprenant : une stratégie (324) de sollicitation du synchroniseur du train du rapport de vitesse cible uniquement, une stratégie (336) comportant des étapes de sollicitation séquentielle de plusieurs synchroniseurs, - une stratégie (328) sollicitation de l'embrayage non en prise, et une stratégie (326) de sollicitation séquentielle d'un synchroniseur.
8. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que dans l'étape (315) d'adaptation, lorsque le temps disponible Td est plus court qu'un temps Td min prédéfini (Td < Td min), la stratégie de synchronisation est la stratégie (326) desollicitation séquentielle d'un synchroniseur ou la stratégie (324) de sollicitation du synchroniseur du train du rapport de vitesse cible uniquement.
9. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que dans l'étape d'adaptation lorsque le temps disponible Td est plus long qu'un temps Td max prédéfini (Td > Td max), la stratégie de synchronisation est la stratégie (328) de sollicitation de l'embrayage non en prise.
10. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que dans l'étape d'adaptation, dans les cas 330 où le temps disponible Td est intermédiaire entre Td min et Td max (Td min < Td < Td max), une étape 335 de calcul de la puissance maximale Pmax admissible par le synchroniseur est effectuée.
11. Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que la stratégie de synchronisation adoptée est la stratégie (326) de sollicitation séquentielle d'un synchroniseur ou la stratégie (336) de sollicitation séquentielle de plusieurs synchroniseurs.
12. Véhicule, notamment automobile, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif selon l'une des revendications 1 à 5.