TITRE DE L’INVENTION : PROCEDE DE REPARTITION D’UN COUPLE ENTRE UNE PREMIÈRE ET UNE DEUXIÈME BOITES DE VITESSES D’UN VEHICULE

[0001]La présente invention revendique la priorité de la demande française N°2209766 déposée le 27.09.2022 dont le contenu (texte, dessins et revendications) est ici incorporé par référence.

[0002] 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.

[0003] 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.

[0004] 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.

[0005] 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.

[0006] Chacune des boites de vitesses est dimensionnée pour un véhicule spécifique et une durée d’utilisation déterminée.

[0007] 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.

[0008] 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.

[0009] 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.

[0010] 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.

[0011] 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.

[0012] 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.

[0013] 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 Véhiculé en anglais).

[0014] 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. [0015] 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.

[0016] 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.

[0017] Selon un aspect de l’invention non limitatif, les pièces mécaniques sont formées par des engrenages et/ou des paliers.

[0018] 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.

[0019] Selon un aspect de l’invention non limitatif, l’étape de déterminer un état de vieillissement est réitéré périodiquement selon une période prédéterminée.

[0020] Selon un aspect de l’invention non limitatif, la période prédéterminée est comprise entre 5 millisecondes et 1000 millisecondes.

[0021] 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.

[0022] 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. [0023] 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.

[0024] 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.

[0025] 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.

[0026] [Fig. 1] illustre, de façon schématique, un véhicule selon un aspect non limitatif de l’invention.

[0027] [Fig. 2] montre, de façon schématique, les étapes d’un procédé selon un aspect non limitatif de l’invention.

[0028] [Fig. 3] illustre une courbe représentative d’états de vieillissement prédéterminés d’une première boite de vitesses que comporte un véhicule conforme à celui illustré à la figure 1 .

[0029] Sauf précision contraire, un même élément apparaissant sur des figures différentes présente une référence unique.

[0030] La figure 1 illustre de façon schématique un véhicule 1 conforme à une mise en œuvre non limitative de l’invention.

[0031] 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.

[0032] 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 figure 2.

[0033] 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),

[0034] La figure 2 montre un diagramme d’étapes d’un mode de mise en œuvre du procédé 100 selon l’invention.

[0035] Les étapes du procédé 100 sont exécutées par des moyens de contrôle 12 d’un véhicule tel que, par exemple, celui illustré à la figure 1 .

[0036] Le procédé 100 comporte une étape de déterminer 101 un état de vieillissement de la première boite de vitesses 2.

[0037] 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.

[0038] 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.

[0039] 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. [0040] 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.

[0041] 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 ,

[0042] 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.

[0043] La figure 3 illustre une courbe représentative d’états de vieillissement prédéterminés de la première boite de vitesses 2.

[0044] 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.

[0045] 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.

[0046] 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.

[0047] 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.

[0048] 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.

[0049] 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.

[0050] En laboratoire, il est possible de déterminer la courbe illustrée à la figure 3 qui représente des états de vieillissement prédéterminés en fonction d’utilisations données prédéterminées. Cette courbe peut être enregistrée dans les moyens de contrôle 12. Ainsi, les moyens de contrôle 12 sont en mesure de déterminer, pour une utilisation donnée, un état de vieillissement prédéterminé théorique.

[0051] 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 ,

[0052] 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.

[0053] 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.

[0054] 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.

[0055] 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.