Boite de vitesses Ferrari double-embrayage pour modèle hybride

[RedBob 457]

Dans ce post, ma compréhension détaillée de la boîte de vitesses et du système hybride adopté par Ferrari dès 2019 par la remplaçante de la 488. J’ai réalisé cette petite étude à partir du brevet et de son PDF. Dans ce brevet est traité l’entraînement des pompes de lubrification et des actuateurs pour un véhicule Hybride équipé d’une boite double-embrayage, l’objet du brevet (cf pièces 25,26 sur le schéma ci-dessous). 

 

PREMIÈRE SOLUTION : 

 

Le brevet porte sur l’entraînement de l’arbre 27 et des pompes aussi bien via le moteur électrique 8 du système hybride que par le moteur thermique 5, le moteur électrique intervenant quand le moteur thermique est arrêté via le Start/Stop où lors d’une marche arrière. 

Peu importe, ce qui nous intéresse est le mécanisme hybride retenu par Ferrari. Pas certain d'avoir tout compris car Ferrari ne le décrit pas dans son intégralité, le brevet ne portant pas sur ce sujet. Déjà, de ce qui est expliqué le moteur électrique tracte la voiture lors de la marche arrière, le moteur thermique n’intervenant pas.

Concernant le système hybride, en synthèse, le moteur électrique est solidaire du premier arbre primaire 15 de la boite de vitesses à double embrayage, celui associé aux vitesses impaires (I,III,V,VII). Sur ce schéma, le moteur électrique n’est pas solidaire, même via un quelconque mécanisme, du second arbre primaire 16 associé aux vitesses paires (II,IV,VI). Le moteur électrique 8 est externalisé de la boite de vitesses, il est solidaire de l'arbre 15 via l'arbre de transmission 23. Le moteur 8 est situé à l’opposé du double embrayage (17 : embrayage vitesses impaires, 18 : embrayage vitesses paires). Nous pouvons aisément comprendre l’asservissement électrique lorsqu'une vitesse impaire est enclenchée, le moteur électrique tournant de concert avec l’arbre 15 associé aux vitesses impaires, mais pour une vitesse paire, rien n’est décrit, comment le moteur électrique entraine les arbres secondaires 19/20 ? Je pense qu’il existe, non décrit sur le schéma, un mécanisme d’engrenage de rapport 1:1 entre l’arbre 15 et les arbres secondaires 19 et 20 avec des pignons libres sur ces derniers qui sont verrouillées respectivement à l’arbre 19 lorsque la quatrième est enclenchée et à l’arbre 20 lorsque la seconde ou sixième vitesse est enclenchée . 

 

Avant de détailler le mécanisme, bien avoir à l’esprit que si une vitesse paire est passée, le moteur électrique peut entrainer l’arbre 15 qui tourne librement puisque l’embrayage des rapports impairs 17 est débrayé. (Pour rappel, l’arbre 15 est solidaire de l’embrayage 17). 

 

Sur le schéma ci-dessus, j’ai dessiné en rouge le mécanisme que je suppute, mais seulement pour l’arbre 20. Nous pouvons voir les pignons I,J. J étant un pignon libre de l’arbre 20 verrouillé uniquement lorsque la 4ème ou la 6ème est enclenchée. Ainsi, via l’engrenage composé des pignons I et J le rapport de démultiplication est de 1:1 entre les arbres 15 et 20, cela revient à appliquer à l’arbre 20 une vitesse et couple de valeur égale à celui en sorti du moteur électrique 8. Pour que cela fonctionne, il faut que la vitesse de rotation du moteur électrique soit égale à celle de l’arbre 20 lorsque la 4ème ou la 6ème est enclenchée, ce qui est tout à faire gérable via le convertisseur de puissance électrique non représenté sur le schéma et un capteur de vitesse angulaire. Pour rappel, le couple d’un moteur électrique est égale et stable dès que le moteur tourne et cela quelque soit sa vitesse de rotation. (Exemple : 100Nm de 0,1 tr/min à 5000 tr/min). Concernant l’arbre 19 portant la quatrième vitesse, le mécanisme est identique, avec un pignon libre J’ (non représentée) verrouillée dès la quatrième vitesse sélectionnée.  

 

Pour parfaire l’explication, comprendre que les Pignons J et J’ sont verrouillés au passage d’une vitesse paire et déverrouillés au passage d’une vitesse impaires. Ils ne sont pas pré-sélectionnables comme le sont ceux associés à un rapport de vitesse. Le verrouillage des pignons J et J’ est réalisable lors du temps de bascule des embrayages : 17 vers 18 ou 18 vers 17. Ce qui en soit n’est pas un problème, le moteur peut caler sa vitesse de rotation avec celle de l’arbre avec lequel il veut devenir solidaire, rien de difficile techniquement via un capteur angulaire de vitesses.

 

D'ailleurs, le schéma n'est pas complet, nous voyons comment l'arbre 20 est solidaire du différentiel 11 via les pignons B et C et l’arbre Z mais nous ne voyons pas comment l’est l’arbre 19. Je pense que ce schéma est un éclaté, le pignon A solidaire de l’arbre 19 est l’équivalent du pignon B solidaire de l’arbre 20, le pignon A est aussi engrené avec le pignon C. Voir le schéma comme celui d’une boite de vitesses ouverte à plat. 

 

A vrai dire, le sujet le plus complexe concerne l’objet du brevet, l’entraînement des pompes de lubrification et d’actionnement portées par l’arbre 27. Le brevet est décrit sur 5 pages via quatre schémas complémentaires. C’est sur ce point que réside la complexité du système hybride, le sens de la rotation de l’arbre 27 ne peut pas changer, de même le transfère de l’entraînement de l’arbre 27 du moteur thermique au moteur électrique et vice-versa doit être automatique. Pour avoir lu et compris ce que Ferrari a étudié, je suis admiratif du travail réalisé mais ceci est d’une complexité abyssale, attention à la maintenance, très difficile en cas de problème. A coté le mécanisme de la première solution que je viens d’expliquer ci-dessus est d’une trivialité infantile. 

 

Je me suis amusé à rédiger cette petite explication pour moi-même, un soir d'hiver, excusez-moi par avance d'éventuelles erreurs

 

 

 

[rossocorsica 158]

Ferrari ne fabrique pas de boites auto, ça doit etre le brevet d'un fournisseur

[RedBob 457]

Ce brevet est déposé par Ferrari.

[rossocorsica 158]

il y a une heure, RedBob a dit :

Ce brevet est déposé par Ferrari.

 

Pourquoi le moteur elec est il solidaire de l'arbre impair ?

[RedBob 457]

Choix de Ferrari, surement une question d'ordonnancement des composants pour un meilleur agencement. Accessoirement l'arbre impair porte la première vitesse assurant un déplacement à faible vitesse ou au ralenti.

Modifié le 5 juin 2018 par RedBob

[rossocorsica 158]

Il y a 14 heures, RedBob a dit :

Choix de Ferrari, surement une question d'ordonnancement des composants pour un meilleur agencement. Accessoirement l'arbre impair porte la première vitesse assurant un déplacement à faible vitesse ou au ralenti.

 

 Ou servir en cas de panne de la boîte, tu peux gentiment rejoindre la bande d’arret d’urgence Avec le moteur électrique 8.  

[Goffer911 383]

Car la marche arrière c'est une première à l'envers peut-etre ?