La présente invention se rapporte à la commande des passages de vitesses sur une boîte de vitesses de véhicule disposant d'au moins une source d'énergie, telle qu'un moteur thermique de traction et/ou une machine électrique de traction.

Plus précisément, elle a pour objet un procédé de pilotage de la synchronisation d'un pignon tournant sur un arbre primaire entraîné par une machine de traction du véhicule, et lié en rotation à un arbre secondaire de boîte de vitesses à arbres parallèles dépourvue de mécanismes de synchronisation. Ce procédé repose sur l'envoi à la machine de traction, avant l'accouplement du pignon sur l'arbre primaire, d'une commande de couple pour minimiser l'écart entre le régime primaire et le régime secondaire multiplié par le rapport de réduction entre ces deux arbres.

Cette invention s'applique sur toute transmission à arbres parallèles, dans laquelle des changements de rapport s'effectuent par déplacement d'un moyen de couplage sans anneaux de synchronisation, en particulier dans les groupes motopropulseurs électriques et hybrides.

Lorsque qu'un système de couplage par crabotage de baladeur sur les pignons est dépourvu de moyens de synchronisation mécaniques, la synchronisation des éléments tournants peut s'effectuer par un pilotage du régime primaire de boîte. Ce pilotage nécessite un contrôle précis du régime par la machine de traction, afin d'éviter les à- coups de couple.

Par la publication FR 2 988 799, on connaît un procédé de synchronisation d'un pignon avec son arbre, sans synchroniseur mécanique. Selon ce procédé, la machine de traction du véhicule, est pilotée pour minimiser l'écart entre le régime primaire et le régime secondaire de la boîte, multiplié par le rapport de démultiplication entre les deux arbres. L'intérêt de la méthode, est de maintenir le pilotage de la machine de traction jusqu'à l'égalisation totale des vitesses de l'arbre de la machine électrique et de l'arbre lié aux roues, au rapport de démultiplication près. Toutefois, sa précision se heurte à l'inertie de la machine de traction et à son temps de réponse aux consignes de pilotage en couple, notamment lorsque cette machine de traction est un moteur thermique. Les principales difficultés sont rencontrées lors de freinages appuyés, en forte déclivité.

Pour que le passage soit réalisé dans des conditions satisfaisantes, l'opération doit être complètement transparente pour le conducteur, en continuant à satisfaire sa demande de couple à la roue. Il faut en particulier que l'écart de régime arrive très rapidement dans une gamme de 30 rpm (tours par minute) .

La présente invention a pour but d'assurer la synchronisation de deux arbres de boîte de vitesses en un temps minimum, avant d'entamer la phase d'accouplement des arbres .

Dans ce but, elle propose de limiter en amplitude un signal de couple calculé, lorsque l'écart de régime est supérieur en valeur absolue à la précision souhaitée sur le régime primaire ciblé en fin de phase de synchronisation.

La méthode permet d'effectuer les changements de rapport en douceur en toute circonstance, notamment lors de freinages appuyés sur des rampes de descente à forte déclivité. Elle élimine les principales sources d' à-coups de couple susceptibles d'être engendrés lors de la phase de l'accouplement. On évite ainsi l'usure excessive des pièces mécaniques du système d'accouplement.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description suivante d'un mode de réalisation non limitatif de celle-ci, en se reportant aux dessins annexés, sur lesquels :

la figure 1 est une représentation schématique de l'accouplement, et

la figure 2 résume sous forme logique, le procédé de l'invention.

Sur les figures 1A à 1C, on a représenté de façon schématique un baladeur de passage de vitesses 2 et son manchon 3, sa fourchette de commande 4 et un pignon de vitesse 6. Dans la partie inférieure des schémas, on a également fait apparaître les dents 2a et 6a du baladeur et du pignon. Le baladeur 2 et le pignon 3 sont coaxiaux sur un arbre « primaire » de boîte (non représenté) lié à une source d'énergie (machine de traction) du véhicule. Le pignon 6 est lié en rotation à un arbre secondaire de boîte relié aux roues du véhicule.

La figure 1A représente l'état initial du système, au point mort. Le baladeur 2 tourne à la vitesse qui est

celle de l'arbre primaire. Le pignon 6 tourne à une vitesse différente de qui est imposée par un arbre

secondaire de la boîte. Sur la figure 1B, le baladeur 2 s'est déplacé jusqu'à ce que ses dents 2a rencontrent celles du pignon 6. Lorsque leurs vitesses de rotation sont égalisées, c'est-à-dire à l'issue de la phase de synchronisation, les dents du baladeur pénètrent entre celles du pignon pour engager la vitesse : c'est la phase d'accouplement du pignon et du baladeur. La stratégie de contrôle proposée a pour but de rendre la phase d' accouplement du baladeur et du pignon aussi transparente que possible, c'est-à-dire pratiquement sans à-coup de couple. La synchronisation est pilotée pour cela de manière à transmettre le minimum de couple au coupleur, lors de la phase d'accouplement.

Dans la description suivante de la stratégie illustrée par la figure 2, on adopte les notations suivantes :

: Régime de l'arbre primaire et du baladeur 2 liés à la source d'énergie;

: Couple de la source d'énergie ;

: Couple résistant de la source d'énergie (entrée exogène inconnue) ;

: Inertie ramenée à l'arbre du baladeur 2;

: Régime du pignon 4 qui sert de cible à atteindre ;

: Couple résistant de du pignon 4 (entrée exogène inconnue) ;

: Inertie ramenée au pignon 4 ;

Rapport de réduction entre les arbres secondaire et primaire ;

En supposant qu'à l'état initial, les deux arbres de la boîte sont complètement désaccouplés , et en appliquant le principe fondamental de la mécanique, on obtient le modèle dynamique suivant : pour l'arbre secondaire (pignon 6) :

couple résistant du secondaire, et

pour l'arbre primaire (baladeur 2) :

somme du couple moteur et du couple résistant du primaire. Conformément à la figure 2, la synchronisation des arbres primaire et secondaire (au rapport de démultiplication près) est réalisée en produisant un signal de commande de référence de la façon suivante. On

multiplie le signal de référence mesuré (régime

secondaire) par le rapport de réduction pour comparer le

produit au signal de référence (régime primaire).

Le signe et l'amplitude de l'écart permettent de calculer une valeur du couple à appliquer à l'entrée

de la source d'énergie, machine de traction thermique ou électrique. La commande de couple dépend du signal de couple calculé pour minimiser l'écart entre le

régime primaire et le régime secondaire multiplié par le rapport de réduction entre ces deux arbres. Le couple calculé est surveillé pour déterminer s'il est compris

entre les couples minimum et maximum de la

machine de traction. Si ce n'est pas le cas, le signal

est saturé sur l'une de ces valeurs.

L'écart de régime est comparé à un paramètre

calibré représentant la précision que l'on souhaite atteindre sur la cible de régime primaire, est l'écart de régime toléré entre la cible et la valeur de régime primaire obtenue à l'issue de la phase de synchronisation. Lorsque (écart est supérieur en valeur

absolue à la précision ε souhaitée, sur le régime primaire ciblé en fin de phase de synchronisation) , le couple calculé est limité en amplitude par un coefficient calibré supérieur ou égal à 1. Plus précisément, l'amplitude du signal de couple calculé est alors limitée sur des valeurs égales au rapport des couples maximum et minimum de la machine de traction sur un coefficient de limitation calibré Les valeurs

déterminent le couple de traction

utilisable pour la synchronisation.

Lorsque l'écart σ est supérieur en valeur absolue à la précision le couple calculé est lissé, en lui appliquant par exemple une formule du type :

Une autre originalité de l'invention consiste à activer une opération d'intégration de l'écart multiplié par un gain calibré lorsque cet écart est inférieur en valeur absolue à la précision souhaitée Le gain a une valeur non nulle. Dans le cas contraire est nul, et

le terme de correction intégré l'est également. Le couple calculé est corrigé par ce terme d' intégration .

Comme indiqué sur la figure, le terme d'intégration est ajouté au signal issu des étapes de limitation d'amplitude ou de lissage précédentes.

Le signal de commande de couple de la machine de

traction est obtenu en limitant le signal calculé dans un « limiteur », entre les valeurs de couple maximum et de couple minimum de la machine de traction.

Cette limitation est opérée après la correction éventuelle du signal calculé par le terme intégré.

Enfin, le signal corrigé est borné entre les valeurs de couple maximum et minimum dans le

« limitateur » mentionné sur la figure 2, qui délivre le signal de commande de référence de la machine de traction, pour effectuer la synchronisation du baladeur 2 et du pignon 6.

Lorsque les éléments tournants sont synchronisés, la deuxième phase, ou phase d'accouplement, consistant à déplacer le baladeur de sa position « ouverte » à sa position « fermée », peut intervenir.

En conclusion, la stratégie mise en œuvre par l'invention permet de réduire l'écart de régime très rapidement pour arriver à une valeur d'environ 30 tours par minute. Le procédé rend la phase suivante d'accouplement des deux arbres satisfaisante pour l'utilisateur, en dépit de la reprise de couple, c'est-à-dire avec le moins d' à- coup de couple possible. Il permet notamment de gérer des suivis de trajectoire de type rampe, correspondants aux cas défavorables de freinage appuyé mentionnés plus haut. Enfin, la convergence vers le régime cible ne dépend aucunement des paramètres intrinsèques du système (comme l'inertie et le temps de réponse des actionneurs et/ou de la machine de traction, ou d'éventuels retard), ce qui fait de cette stratégie, une stratégie robuste. Elle est valable quel que soit le type de source d'énergie sollicité pour la synchronisation, que ce soit une machine électrique ou un moteur thermique, que celui-ci tourne ou non sur un régime de ralenti, en transmettant du couple aux roues ou pas.