FR2952336A1

FR2952336A1 - Mechanical energy storage device for use on rear axle system of e.g. four-wheeled hybrid vehicle, has conical pinion engaged on teeth for realizing connection between hub and shaft with inversion of rotation direction

Info

Publication number: FR2952336A1
Application number: FR0957940A
Authority: FR
Inventors: Ardeshir Golgolab
Original assignee: Peugeot Citroen Automobiles SA
Current assignee: PSA Automobiles SA
Priority date: 2009-11-10
Filing date: 2009-11-10
Publication date: 2011-05-13
Anticipated expiration: 2029-11-10
Also published as: FR2952336B1

Abstract

The device (1) has a hub (4) arranged along an axis of a drive shaft (6) and rotatably connected to a wheel of a motor vehicle. A one-way clutch (8) is arranged between the drive shaft and the hub for transmitting torsion torque between the drive shaft and the hub, while conserving a same rotation direction of the drive shaft. A conical pinion (14) is engaged on teeth connected to the hub and the drive shaft for realizing connection between the hub and the drive shaft with an inversion of rotation direction. The drive shaft forms an outer ring of the one-way clutch. The drive shaft is rotated in a direction or another direction for tensioning/untensioning a spring e.g. torsion bar spring (10), to store/reproduce mechanical energy.

Description

DISPOSITIF DE STOCKAGE D'ENERGIE POUR UN VEHICULE ENERGY STORAGE DEVICE FOR A VEHICLE

La présente invention concerne un dispositif de stockage d'énergie, en particulier pour un véhicule automobile, ainsi qu'un véhicule automobile équipé de ce dispositif. Les véhicules hybrides peuvent comporter une machine électrique reliée à des accumulateurs électriques, pouvant travailler en générateur pour récupérer l'énergie cinétique du véhicule et charger ces accumulateurs électriques, ou travailler en moteur pour délivrer une puissance mécanique aux roues motrices du véhicule en prélevant de l'énergie dans ces accumulateurs. Cette utilisation de moyens de stockage d'énergie permet d'optimiser le fonctionnement du moteur thermique, et de réduire sa consommation ainsi que les émissions polluantes. The present invention relates to an energy storage device, in particular for a motor vehicle, and a motor vehicle equipped with this device. Hybrid vehicles may comprise an electric machine connected to electric accumulators, able to work as a generator to recover the kinetic energy of the vehicle and charge these electric accumulators, or work as a motor to deliver mechanical power to the drive wheels of the vehicle by taking power from the vehicle. energy in these accumulators. This use of energy storage means makes it possible to optimize the operation of the heat engine, and to reduce its consumption as well as the polluting emissions.

Un problème qui se pose pour ces véhicules hybrides utilisant l'énergie électrique, est que l'installation électrique comprenant notamment la machine électrique, les accumulateurs électriques et l'électronique de contrôle, représente un poids et un volume important, ainsi que des coûts élevés. Un autre type de moyen de stockage d'énergie présenté notamment dans le document WO-A1-9842550, comporte un ressort spiral de stockage d'énergie, qui peut être relié à une roue du véhicule pour être enroulé et tendu lors d'un ralentissement du véhicule. Par cette contrainte d'enroulement du ressort spiral, on stocke une énergie mécanique. Lors d'une accélération suivante du véhicule, un inverseur comprenant un train planétaire et une roue libre, permet d'inverser le sens du mouvement du ressort spiral. Le ressort spiral en se détendant, va à son tour entraîner la roue du véhicule dans le sens de la marche, pour lui restituer une énergie mécanique en accélérant ce véhicule. Le dispositif de récupération d'énergie de ce véhicule comporte un inverseur du sens du mouvement relativement complexe et onéreux. De plus en utilisant les différents pignons du train planétaire pour transmettre l'énergie dans au moins une des deux phases de freinage ou d'accélération, on a des pertes de rendement. La présente invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients de la technique antérieure, et d'apporter une solution simple et efficace à la réalisation d'un moyen de récupération et de restitution d'énergie. Elle propose à cet effet un dispositif de stockage d'énergie pour un véhicule, comprenant un ressort qui est tendu ou détendu par la rotation d'un arbre d'entraînement dans un sens ou dans l'autre, pour stocker de l'énergie ou la restituer, et un moyeu disposé suivant l'axe de l'arbre d'entraînement et lié en rotation à une roue du véhicule, caractérisé en ce qu'une roue libre est disposée entre l'arbre d'entraînement et le moyeu pour transmettre un couple entre ces deux éléments en conservant un même sens de rotation, et en ce qu'un pignon conique peut être engagé sur des dentures liées au moyeu et à l'arbre d'entraînement, pour réaliser une liaison comprenant entre ces deux éléments une inversion du sens de rotation. Un avantage de ce dispositif de stockage d'énergie est que l'on peut avec un actionneur simple et économique, comprenant notamment deux positions de fin de course pour engager ou désengager le pignon conique, obtenir en engageant ce pignon conique, à partir du moyeu une inversion du sens de rotation de l'arbre d'entraînement pour stocker de l'énergie dans le ressort en freinant le véhicule, et en désengageant ce pignon conique, un relâchement du ressort qui entraîne par la roue libre le moyeu pour accélérer ce véhicule. Le dispositif de stockage d'énergie selon l'invention peut de plus comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles. Le pignon conique peut coulisser axialement pour s'engager simultanément sur une couronne dentée liée au moyeu, et une autre liée à l'arbre d'entraînement. A problem that arises for these hybrid vehicles using electrical energy, is that the electrical installation including the electrical machine, the electric accumulators and control electronics, represents a weight and a large volume, as well as high costs . Another type of energy storage means presented in particular in document WO-A1-9842550, comprises a spiral energy storage spring, which can be connected to a wheel of the vehicle to be wound up and stretched during a slowdown. of the vehicle. By this winding stress of the spiral spring, a mechanical energy is stored. During a subsequent acceleration of the vehicle, an inverter comprising a planetary gear and a freewheel, reverses the direction of movement of the spiral spring. The spring spiral relaxing, will in turn drive the wheel of the vehicle in the direction of travel, to restore mechanical energy by accelerating the vehicle. The energy recovery device of this vehicle has a relatively complex and expensive movement direction reverser. Moreover by using the different gears of the planetary gear to transmit the energy in at least one of the two phases of braking or acceleration, there are yield losses. The present invention is intended to avoid these disadvantages of the prior art, and to provide a simple and effective solution to the realization of a means of recovery and energy restoration. It proposes for this purpose an energy storage device for a vehicle, comprising a spring which is stretched or expanded by the rotation of a drive shaft in one direction or the other, for storing energy or restoring it, and a hub disposed along the axis of the drive shaft and rotatably connected to a wheel of the vehicle, characterized in that a free wheel is disposed between the drive shaft and the hub to transmit a torque between these two elements while maintaining the same direction of rotation, and in that a conical pinion can be engaged on toothings connected to the hub and to the drive shaft, to make a connection comprising between these two elements a reversal of the direction of rotation. An advantage of this energy storage device is that it is possible with a simple and economical actuator, comprising in particular two end-of-travel positions to engage or disengage the bevel gear, to obtain by engaging this bevel gear, from the hub. a reversal of the direction of rotation of the drive shaft to store energy in the spring by braking the vehicle, and disengaging the bevel gear, a release of the spring which drives the freewheel hub to accelerate the vehicle . The energy storage device according to the invention may further comprise one or more of the following features, which may be combined with each other. The bevel gear can slide axially to engage simultaneously on a ring gear connected to the hub, and another connected to the drive shaft.

Selon un mode de réalisation, l'arbre d'entraînement forme la bague extérieure de la roue libre, et le moyeu forme la bague intérieure de cette roue libre. Avantageusement, le pignon conique peut être engagé par un électro- aimant. L'électro-aimant peut agir sur une fourchette coulissante introduite dans une gorge circulaire de l'arbre du pignon conique, pour avancer ce pignon et engager sa denture dans les dentures de l'arbre d'entraînement et du moyeu, des ressorts de rappel exerçant une force de rappel du pignon vers l'arrière pour désengager ces dentures. Selon une disposition particulière du dispositif de stockage d'énergie, le ressort comprend au moins une barre de torsion. Avantageusement, le dispositif de stockage d'énergie comporte un limiteur de couple limitant le couple maximum appliqué sur l'arbre d'entraînement. En particulier, le limiteur de couple peut comporter un doigt de blocage qui bloque la rotation d'une fixation du ressort de stockage d'énergie, ce doigt de blocage transmettant le couple appliqué sur le ressort de stockage à des ressorts de réaction qui étant suffisamment comprimés, causent un relâchement du doigt de blocage pour permettre une rotation de la fixation. L'invention a aussi pour objet un véhicule automobile comprenant une motorisation principale, et un dispositif de stockage d'énergie comportant l'une quelconque des caractéristiques précédentes. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après donnée à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 présente en coupe axiale un dispositif de stockage d'énergie suivant l'invention, comprenant la barre de torsion ; - la figure 2 présente en coupe axiale une vue de détail du pignon conique d'inversion de sens, dans la position désengagée ; - la figure 3 présente en coupe axiale une vue de détail du pignon conique d'inversion de sens, dans la position engagée ; - les figures 4a, 4b et 4c présentent en coupe transversale, un dispositif de limitation du niveau d'énergie stocké dans le ressort, successivement dans trois positions de fonctionnement ; et - la figure 5 présente l'intégration du dispositif de stockage d'énergie dans un train arrière de véhicule. La figure 1 présente un dispositif de stockage d'énergie 1, comprenant un moyeu 4 d'un disque de frein 2, lié en rotation à au moins une roue d'un véhicule automobile par une liaison non représentée. Le moyeu 4 et le disque de frein 2 sont disposés suivant l'axe de la roue du véhicule. En variante, le moyeu 4 pourrait être décalé par rapport à l'axe de la roue, ce moyeu et cette roue étant liés en rotation. Un arbre de torsion 10 disposé suivant l'axe du moyeu 4, comporte une extrémité éloignée de ce moyeu qui est fixée à une partie fixe 12 comme la caisse du véhicule automobile, ou à un élément du train arrière. L'autre extrémité de l'arbre de torsion 10 comporte des cannelures de liaison avec un arbre d'entraînement 6 formant une bague extérieure d'une roue libre 8, cette roue libre comprenant une bague intérieure formée par le moyeu 4. According to one embodiment, the drive shaft forms the outer ring of the freewheel, and the hub forms the inner ring of this freewheel. Advantageously, the bevel gear can be engaged by an electromagnet. The electromagnet can act on a sliding fork introduced into a circular groove of the bevel gear shaft, to advance the pinion and engage its teeth in the teeth of the drive shaft and the hub, the return springs. exerting a return force of the pinion to the rear to disengage these teeth. According to a particular arrangement of the energy storage device, the spring comprises at least one torsion bar. Advantageously, the energy storage device comprises a torque limiter limiting the maximum torque applied to the drive shaft. In particular, the torque limiter may comprise a locking pin which blocks the rotation of an attachment of the energy storage spring, the locking pin transmitting the torque applied to the storage spring to reaction springs which are sufficiently tablets, cause a loosening of the locking finger to allow rotation of the fastener. The invention also relates to a motor vehicle comprising a main motor, and an energy storage device comprising any one of the preceding features. The invention will be better understood and other features and advantages will appear more clearly on reading the following description given by way of example, with reference to the accompanying drawings in which: - Figure 1 shows in axial section a device energy storage device according to the invention, comprising the torsion bar; - Figure 2 shows in axial section a detail view of the conical reversing pinion, in the disengaged position; - Figure 3 shows in axial section a detail view of the bevel gear reversal direction in the engaged position; - Figures 4a, 4b and 4c have in cross section, a device for limiting the energy level stored in the spring, successively in three operating positions; and - Figure 5 shows the integration of the energy storage device in a vehicle rear axle. FIG. 1 shows an energy storage device 1, comprising a hub 4 of a brake disk 2, connected in rotation with at least one wheel of a motor vehicle by a link not shown. The hub 4 and the brake disc 2 are arranged along the axis of the vehicle wheel. In a variant, the hub 4 could be offset relative to the axis of the wheel, this hub and this wheel being linked in rotation. A torsion shaft 10 disposed along the axis of the hub 4, has an end remote from the hub which is fixed to a fixed portion 12 as the body of the motor vehicle, or to a rear axle member. The other end of the torsion shaft 10 has connecting splines with a drive shaft 6 forming an outer ring of a freewheel 8, this freewheel comprising an inner ring formed by the hub 4.

L'arbre de torsion 10 constitue un ressort qui subit une torsion en appliquant un couple suivant son axe par la bague extérieure 6, pour emmagasiner une énergie mécanique, et la restituer ensuite par une détente de ce ressort. La roue libre 8 est disposée de telle manière que l'arbre de torsion 10 peut se détendre et restituer une énergie, en entraînant le moyeu 4 et donc la roue du véhicule par cette roue libre, dans le sens d'une marche avant. En variante on peut suivant différents moyens connus, disposer plusieurs arbres de torsion en série ou en parallèle pour emmagasiner plus d'énergie en obtenant un angle de rotation plus important, ou un couple plus important. The torsion shaft 10 constitutes a spring which undergoes a torsion by applying a torque along its axis by the outer ring 6, to store a mechanical energy, and then restore it by a relaxation of this spring. The freewheel 8 is arranged in such a way that the torsion shaft 10 can relax and restore energy, by driving the hub 4 and thus the vehicle wheel by this freewheel, in the direction of a forward movement. Alternatively, according to various known means, have several torsion shafts in series or in parallel to store more energy by obtaining a greater angle of rotation, or a larger torque.

Le disque de frein 2 comporte sur une face tournée vers l'arbre de torsion 10, une couronne dentée conique centrée sur l'axe. La bague extérieure 6 comporte aussi une denture conique disposée sur son contour externe. The brake disc 2 comprises on a face facing the torsion shaft 10, a conical ring gear centered on the axis. The outer ring 6 also has a conical toothing disposed on its outer contour.

Un pignon conique 14 dont l'axe rejoint celui de l'arbre de torsion 10, est guidé par un palier 16 comprenant un support 18 fixe par rapport au moyeu 4. Le pignon conique 14 peut être en prise à la fois avec les dentures du disque de frein 2 et les dentures disposées sur la bague extérieure 6 liée à l'arbre de torsion 10, pour relier avec une inversion de sens de rotation, le moyeu 4 et la barre de torsion 10. Les figures 2 et 3 détaillent le palier 16, qui comporte le support fixe 18 comprenant dans un alésage deux roulements à billes 36 axialement espacés. Ces roulements 36 guident dans leurs bagues intérieures l'arbre 30 du pignon conique 14, qui peut coulisser suivant une petite course axiale. A conical gear 14 whose axis joins that of the torsion shaft 10, is guided by a bearing 16 comprising a support 18 fixed relative to the hub 4. The conical gear 14 can be engaged both with the teeth of the brake disc 2 and the teeth arranged on the outer ring 6 connected to the torsion shaft 10, to connect with a reversal of direction of rotation, the hub 4 and the torsion bar 10. Figures 2 and 3 detail the bearing 16, which comprises the fixed support 18 comprising in a bore two ball bearings 36 axially spaced. These bearings 36 guide in their inner rings the shaft 30 of the bevel gear 14, which can slide along a small axial stroke.

L'arbre 30 du pignon conique 14 comporte entre les deux roulements 36, une gorge circulaire qui reçoit les doigts d'une fourchette 32. La fourchette 32 guidée par le support fixe 18, peut coulisser axialement pour entraîner suivant ce mouvement axial le pignon conique 14. Des ressorts de rappel 34 sont disposés entre une face radiale arrière du support fixe 18 et la fourchette 32, pour appliquer sur cette fourchette une pression continue qui en entraînant l'arbre 30, tend à faire revenir en arrière le pignon conique 14. Le maintien en arrière du pignon conique 14, dégage ses dentures de celles du disque de frein 2 et de la bague extérieure 6. Le moyeu 4 et la barre de torsion 10 sont désolidarisés. Un électroaimant 38 centré sur l'arbre 30, est disposé autour du support fixe 18, entre une face radiale avant de ce support et la fourchette 32. Quand un courant alimente l'électro-aimant 38, il attire la fourchette 32 comme représenté figure 3, qui entraîne l'arbre 30 et déplace le pignon conique 14 vers l'avant, à l'encontre des ressorts de rappel 34. Le déplacement du pignon 14 vers l'avant et l'engrènement des dentures, vient lier en rotation avec une inversion du sens de marche, le moyeu 4 et l'arbre de torsion 10. Le rapport de transmission entre le moyeu 4 et l'arbre de torsion 10 peut être adapté en modifiant les diamètres des dentures du disque de frein 2 et de la bague extérieure 6, suivant les caractéristiques que l'on veut obtenir. En complément on peut prévoir un dispositif de synchronisation, utilisant par exemple le frottement de disques ou de cônes de synchronisation, pour synchroniser les vitesses des dentures du disque de frein 2, du pignon conique 14 et de la bague extérieure 6, avant l'engrènement de ce pignon conique pour éviter des chocs et du bruit. On peut aussi en variante, utiliser d'autres technologies d'actionneurs, comportant notamment une énergie pneumatique, électrique ou hydraulique. La figure 4a présente l'extrémité de la barre de torsion 10 éloignée du moyeu 4, comprenant un limiteur de couple 51 comportant suivant une coupe transversale, un bossage 40 comprenant un côté incliné suivant une pente progressive, se terminant de l'autre côté par une face radiale d'appui. Quand la barre de torsion 10 subit un couple de torsion C suivant le sens indiqué par la flèche, la face d'appui du bossage 40 est en appui sur un doigt de blocage 42, pouvant coulisser radialement dans un anneau 44 centré sur l'axe, qui maintient et guide ce doigt de blocage. Par l'appui du doigt de blocage 42, la barre de torsion 10 ne peut pas tourner, elle conserve sa torsion et donc l'énergie stockée. Un ressort de pression 52 placé à l'extérieur de l'anneau de blocage 44, exerce une pression radiale constante vers l'axe, sur le doigt de blocage 42. De cette manière le doigt de blocage 42 reste au repos constamment en appui sur le contour extérieur de la barre de torsion 10, et vient assurer le blocage de la face d'appui du bossage 40. L'anneau 44 entourant la barre de torsion 10 peut pivoter légèrement autour de son axe en comprimant sous l'effet du couple C transmis par le doigt de blocage 42, deux ressorts de réaction 46 disposés tangentiellement, qui prennent appui sur un support fixe 48. On a de plus à l'extérieur de l'anneau 44, une came 50 comprenant une pente tournée radialement vers l'extérieur, qui est insérée dans un perçage du doigt de blocage 42. Quand la barre de torsion 10 subit un couple de torsion C du à un stockage d'énergie, comme présenté figure 4b, le doigt de blocage 42 maintenant la face d'appui du bossage 40, entraîne en rotation l'anneau 44 à l'encontre des ressorts de réaction 46, qui sont comprimés en fonction de l'intensité de ce couple de torsion C. Parallèlement la rotation de l'anneau 44 entraîne le doigt de blocage 42 qui monte progressivement sur la came 50, ce qui le soulève radialement vers l'extérieur. Quand le couple de torsion C est suffisamment élevé, les ressorts de réaction 46 sont fortement comprimés et l'angle de rotation de l'anneau 44 est important. Le doigt de blocage 42 est suffisamment soulevé par la came 50, pour passer au dessus du bossage 40 en laissant tourner la barre de torsion 10 sous l'effet du couple de torsion C, comme présenté figure 4c. La barre de torsion 10 ayant effectué un tour complet, le doigt de blocage 42 qui est retombé vers l'axe sous la charge du ressort de pression 52, vient à nouveau bloquer cette barre. Parallèlement la rotation de la barre torsion 10 entraînant une baisse du couple de torsion C, les ressorts de réaction 46 sont moins comprimés et le doigt de blocage 42 est suffisamment descendu pour maintenir à nouveau cette barre. On réalise ainsi un limiteur de couple 51 simple et économique, qui permet de limiter le couple maximum appliqué sur la barre de torsion 10, et donc le niveau d'énergie stocké dans cette barre. On peut de la même manière disposer plusieurs bossages 40 régulièrement répartis sur la barre de torsion 10, par exemple trois bossages disposés à 120°, ce qui permet de réduire l'angle de rotation de cette barre lors d'une limitation de couple, et d'obtenir des à-coups plus faible et un fonctionnement plus silencieux. The shaft 30 of the conical pinion 14 comprises between the two bearings 36, a circular groove which receives the fingers of a fork 32. The fork 32 guided by the fixed support 18, can slide axially to drive along this axial movement the bevel gear 14. Returning springs 34 are arranged between a rear radial face of the fixed support 18 and the fork 32, to apply to this fork a continuous pressure which drives the shaft 30, tends to return the bevel gear 14 backwards. Holding the tapered gear 14 backwards releases its teeth from those of the brake disk 2 and the outer ring 6. The hub 4 and the torsion bar 10 are disengaged. An electromagnet 38 centered on the shaft 30, is disposed around the fixed support 18, between a front radial face of this support and the fork 32. When a current feeds the electromagnet 38, it attracts the fork 32 as shown in FIG. 3, which drives the shaft 30 and moves the bevel gear 14 forwards, against the return springs 34. The displacement of the pinion 14 forward and the meshing of the teeth, comes to link in rotation with a reversal of the direction of travel, the hub 4 and the torsion shaft 10. The transmission ratio between the hub 4 and the torsion shaft 10 can be adapted by changing the diameters of the teeth of the brake disc 2 and the outer ring 6, according to the characteristics that we want to obtain. In addition there may be provided a synchronization device, using for example the friction of disks or synchronization cones, to synchronize the gear speeds of the brake disc 2, the bevel gear 14 and the outer ring 6, before meshing of this bevel gear to avoid shock and noise. It is also possible, alternatively, to use other actuator technologies, notably comprising a pneumatic, electric or hydraulic energy. FIG. 4a shows the end of the torsion bar 10 remote from the hub 4, comprising a torque limiter 51 comprising, in a cross section, a boss 40 comprising an inclined side following a progressive slope, ending on the other side by a radial support face. When the torsion bar 10 undergoes a torsion torque C in the direction indicated by the arrow, the bearing surface of the boss 40 bears against a locking pin 42, which can slide radially in a ring 44 centered on the axis , which maintains and guides this blocking finger. By the support of the blocking finger 42, the torsion bar 10 can not rotate, it retains its torsion and therefore stored energy. A pressure spring 52 placed outside the locking ring 44, exerts a constant radial pressure towards the axis, on the locking pin 42. In this way the locking pin 42 remains at rest constantly resting on the outer contour of the torsion bar 10, and comes to ensure the blocking of the bearing face of the boss 40. The ring 44 surrounding the torsion bar 10 can pivot slightly about its axis by compressing under the effect of torque C transmitted by the blocking finger 42, two reaction springs 46 arranged tangentially, which bear on a fixed support 48. There is also outside the ring 44, a cam 50 having a slope turned radially towards the end. outside, which is inserted in a drilling of the locking finger 42. When the torsion bar 10 undergoes a torsion torque C due to energy storage, as shown in FIG. 4b, the locking pin 42 holding the face of boss support 40, rotates the ring 44 against the reaction springs 46, which are compressed as a function of the intensity of this torsion torque C. In parallel, the rotation of the ring 44 drives the locking pin 42 which gradually rises on the cam 50, which lifts it radially outwards. When the torsion torque C is sufficiently high, the reaction springs 46 are strongly compressed and the angle of rotation of the ring 44 is large. The locking pin 42 is sufficiently raised by the cam 50 to pass over the boss 40 by allowing the torsion bar 10 to rotate under the effect of the torsion torque C, as shown in FIG. 4c. The torsion bar 10 having performed a complete revolution, the locking pin 42 which has fallen towards the axis under the load of the pressure spring 52, comes again to block this bar. In parallel with the rotation of the torsion bar 10 causing a decrease in the torsion torque C, the reaction springs 46 are less compressed and the locking pin 42 is sufficiently lowered to maintain this bar again. A simple and economical torque limiter 51 is thus produced, which makes it possible to limit the maximum torque applied to the torsion bar 10, and therefore the level of energy stored in this bar. It is likewise possible to have several bosses 40 regularly distributed over the torsion bar 10, for example three bosses arranged at 120 °, which makes it possible to reduce the angle of rotation of this bar during a torque limitation, and to get lower jerks and quieter operation.

On peut aussi prévoir un moyen d'amortissement du contact entre le doigt de blocage 42 et la face d'appui du bossage 40, pour réduire les bruits. Le fonctionnement du dispositif de stockage d'énergie 1 est le suivant. Au repos l'électro-aimant 38 n'est pas alimenté, et le pignon conique 14 est maintenu en arrière par les ressorts de rappel 34. La barre de torsion 10 est libre, le moyeu 4 étant découplé de cette barre de torsion par la roue libre 8, ce qui est le cas notamment lors d'un roulage du véhicule à une vitesse constante. Lors d'une demande de freinage par le conducteur du véhicule, l'électro-aimant 38 est automatiquement activé par un moyen de commande recevant l'information de cette demande de freinage, et il attire le pignon conique 14 qui en s'engrenant dans les dentures, relie avec une inversion du sens de marche le disque de frein 2 et la barre de torsion 10. La rotation de la barre de torsion 10 en arrière permise par la roue libre 8 qui est libre dans ce sens, emmagasine de l'énergie en freinant le véhicule. En complément on peut prévoir qu'une unité de contrôle des freins des roues du véhicule, module le couple de freinage de ces freins en fonction de la demande du conducteur. Ce freinage complémentaire s'adapte pour compléter la force de freinage en fonction du couple de réaction donné par la barre de torsion 10, qui va en croissant avec son angle de torsion et donc avec le niveau d'énergie accumulé par cette barre. Si le niveau d'énergie stocké dans la barre de torsion 10 atteint le maximum, le limiteur de couple 51 de l'extrémité arrière de cette barre entre en action pour limiter le niveau d'énergie. One can also provide a means of damping the contact between the locking pin 42 and the bearing face of the boss 40, to reduce noise. The operation of the energy storage device 1 is as follows. At rest the electromagnet 38 is not powered, and the conical pinion 14 is held back by the return springs 34. The torsion bar 10 is free, the hub 4 being decoupled from this torsion bar by the freewheel 8, which is particularly the case when driving the vehicle at a constant speed. When a braking request by the driver of the vehicle, the electromagnet 38 is automatically activated by a control means receiving the information of this braking request, and it attracts the conical gear 14 which meshing into the teeth, connects with a reverse direction of the brake disc 2 and the torsion bar 10. The rotation of the torsion bar 10 back allowed by the freewheel 8 which is free in this direction, stores from the energy by braking the vehicle. In addition it can be provided that a brake control unit of the vehicle wheels, modulates the braking torque of these brakes according to the driver's request. This additional braking adapts to complete the braking force as a function of the reaction torque given by the torsion bar 10, which increases with its torsion angle and therefore with the energy level accumulated by this bar. If the energy level stored in the torsion bar 10 reaches the maximum, the torque limiter 51 of the rear end of this bar goes into action to limit the energy level.

A l'arrêt du véhicule le pignon conique 14 peut rester engagé sur les dentures, ou être désengagé, le véhicule étant immobilisé par exemple, par une action du frein principal ou du frein à main. Au redémarrage suivant du véhicule, le courant dans l'électro-aimant 38 étant interrompu, le pignon conique 14 est rappelé en arrière par les ressorts de rappel 34, et la barre de torsion 10 devenant libre cherche à se détendre en appliquant un couple sur le moyeu 4 par la roue libre 8 qui est active dans ce sens. La barre de torsion 10 entraîne par le moyeu 4 la roue du véhicule, la détente de cette barre restituant de l'énergie en accélérant le véhicule. Comme pour le freinage, l'unité de contrôle de la motorisation principale du véhicule peut diminuer le couple délivré par cette motorisation en fonction de celui fourni par le moyen de stockage d'énergie, afin d'obtenir le couple d'entraînement total correspondant à celui demandé par le conducteur. On obtient ainsi un dispositif de stockage d'énergie 1 très simple et économique, qui peut fonctionner sans système de contrôle, et uniquement avec des moyens mécaniques. When the vehicle stops the conical gear 14 can remain engaged on the teeth, or be disengaged, the vehicle being immobilized for example, by an action of the main brake or the handbrake. At the next restart of the vehicle, the current in the electromagnet 38 being interrupted, the bevel gear 14 is biased back by the return springs 34, and the torsion bar 10 becoming free seeks to relax by applying a torque on the hub 4 by the freewheel 8 which is active in this direction. The torsion bar 10 drives through the hub 4 the wheel of the vehicle, the relaxation of this bar restoring energy by accelerating the vehicle. As for braking, the control unit of the main engine of the vehicle can reduce the torque delivered by this engine according to that provided by the energy storage means, in order to obtain the total driving torque corresponding to the one requested by the driver. This provides a very simple and economical energy storage device 1, which can operate without a control system, and only with mechanical means.

Le limiteur de couple 51 peut comporter en complément un moyen mécanique comme un câble 54, qui permet par une commande extérieure d'agir sur le doigt de blocage 42 pour le soulever, et libérer le bossage 40 de la barre de torsion 10 qui se détend et revient à une position de repos. Cette manoeuvre peut servir notamment pour effectuer une marche arrière, ou des opérations de maintenance. La figure 5 présente une implantation du dispositif de stockage d'énergie 1 sur un train arrière d'un véhicule automobile, présenté partiellement, comprenant une traverse 60 reliée par deux bras de suspension longitudinaux 62 à la caisse du véhicule. Des ressorts de suspension 64 posés sur la traverse 60, supportent la caisse du véhicule. Les roues arrière 66 sont reliées au train arrière par des moyeux disposés aux extrémités de la traverse 60. Le moyeu de chaque roue arrière 66 comporte de plus le disque de frein 2, disposé suivant l'axe de cette roue et entraîné en rotation par la roue. The torque limiter 51 may further comprise a mechanical means such as a cable 54, which allows an external control to act on the locking pin 42 to lift, and release the boss 40 of the torsion bar 10 which relaxes and returns to a rest position. This maneuver can be used in particular to perform a reverse, or maintenance operations. Figure 5 shows an implementation of the energy storage device 1 on a rear axle of a motor vehicle, partially shown, comprising a cross member 60 connected by two longitudinal suspension arms 62 to the vehicle body. Suspension springs 64 placed on the crossmember 60, support the vehicle body. The rear wheels 66 are connected to the rear axle by hubs arranged at the ends of the crossmember 60. The hub of each rear wheel 66 further comprises the brake disc 2, disposed along the axis of this wheel and rotated by the wheel.

En variante on peut décaler radialement le moyeu 4 pour l'éloigner de l'axe de la roue 66, en intercalant entre eux une transmission qui peut comporter une démultiplication permettant d'optimiser la vitesse de rotation de ce moyeu, et donc le rapport entre l'angle de rotation de la barre de torsion 10 et celui de la roue. In a variant, the hub 4 may be radially offset to move it away from the axis of the wheel 66, by interposing a transmission between them which may include a reduction ratio making it possible to optimize the speed of rotation of this hub, and therefore the ratio between the angle of rotation of the torsion bar 10 and that of the wheel.

La barre de torsion 10 est disposée parallèlement à la traverse 60 du train arrière, son extrémité intérieure est avantageusement reliée à cette traverse formant une partie fixe 12, par le limiteur de couple 51, ce qui permet à cette partie fixe de suivre les débattements du train arrière. L'extrémité extérieure de la barre de torsion 10 se trouve dans l'axe de la roue 66, le pignon conique 14 avec son système de commande 38 étant en partie intégrés dans cette roue. On notera que les deux barres de torsion 10 des deux roues 66 de l'essieu arrière, sont avantageusement alignées, leurs deux limiteurs de couple 51 se rejoignant au centre du véhicule pour être reliés ensemble à la caisse du véhicule. The torsion bar 10 is arranged parallel to the cross member 60 of the rear axle, its inner end is advantageously connected to this cross member forming a fixed portion 12, by the torque limiter 51, which allows this fixed part to follow the deflections of the rear axle. The outer end of the torsion bar 10 is in the axis of the wheel 66, the bevel gear 14 with its control system 38 being partly integrated in this wheel. Note that the two torsion bars 10 of the two wheels 66 of the rear axle are advantageously aligned, their two torque limiters 51 joining at the center of the vehicle to be connected together to the vehicle body.

De cette manière on obtient un dispositif de stockage d'énergie 1 peu encombrant, les deux barres de torsion 10 disposées parallèlement à la traverse 40 et proches de celle-ci, pouvant s'étendre sur toute la largeur du véhicule sans gêner. D'une manière générale, le dispositif de stockage d'énergie suivant l'invention peut comporter des types de ressorts variés pour accumuler cette énergie, comprenant notamment différentes formes, ou différentes matières comme un métal ou un élastomère. On pourrait par exemple utiliser une barre ou un anneau en élastomère, qui serait entrainé en rotation suivant son axe avec une torsion comprenant un grand nombre de tours. In this way we obtain a storage device energy 1 compact, the two torsion bars 10 arranged parallel to the cross member 40 and close thereto, which can extend over the entire width of the vehicle without interference. In general, the energy storage device according to the invention may comprise various types of springs for accumulating this energy, including in particular different shapes, or different materials such as a metal or an elastomer. One could for example use a bar or an elastomeric ring, which would be rotated along its axis with a twist comprising a large number of turns.

On peut aussi utiliser un ressort spiral, un ressort à gaz, ou un ressort à couple constant. En variante, on peut disposer un unique ressort de stockage d'énergie relié à un différentiel de répartition de la puissance de la motorisation principale vers les deux roues d'un même essieu, qui peut être l'essieu avant ou arrière du véhicule. L'invention peut s'appliquer notamment pour un véhicule à deux ou à quatre roues. It is also possible to use a spiral spring, a gas spring, or a constant torque spring. Alternatively, one can have a single energy storage spring connected to a power distribution differential of the main motor to the two wheels of the same axle, which can be the front or rear axle of the vehicle. The invention can be applied in particular for a vehicle with two or four wheels.

Claims

- A power storage device for a vehicle, comprising a spring (10) which is tensioned or expanded by the rotation of a drive shaft (6) in one direction or the other, for storing the energy or restore it, and a hub (4) arranged along the axis of the drive shaft and rotatably connected to a wheel of the vehicle, characterized in that a free wheel (8) is arranged between the shaft (6) and the hub (4) for transmitting a torque between these two elements while maintaining the same direction of rotation, and in that a bevel gear (14) can be engaged on toothings connected to the hub and the drive shaft, to make a connection between these two elements comprising a reversal of the direction of rotation.

2 - Energy storage device according to claim 1, characterized in that the bevel gear (14) slides axially to engage simultaneously on a ring gear connected to the hub (4), and another connected to the shaft of training (6).

3 - Energy storage device according to claim 1 or 2, characterized in that the drive shaft (6) forms the outer ring of the freewheel (8), and the hub (4) forms the inner ring of this free wheel.

4 - Energy storage device according to any one of the preceding claims, characterized in that the bevel gear (14) can be engaged by an electromagnet (38).

5 - Energy storage device according to claims 2 and 4, characterized in that the electromagnet (38) acts on a sliding fork (32) inserted into a circular groove of the shaft (30) of the bevel gear (14), to advance this pinion and engage its toothing in the teeth of the drive shaft (6) and the hub (4), return springs (34) exerting a restoring force of the pinion to the rear to disengage these teeth.

6 - Energy storage device according to any one of the preceding claims, characterized in that the spring comprises at least one torsion bar (10).

7 - Energy storage device according to any one of the preceding claims, characterized in that it comprises a torque limiter (51) limiting the maximum torque applied to the drive shaft (6).

8 - Energy storage device according to claim 7, characterized in that the torque limiter (51) comprises a locking pin (42) which blocks the rotation of an attachment of the energy storage spring (10) , this blocking finger transmitting the torque applied to the storage spring to reaction springs (46) which are sufficiently compressed, cause a release of the locking finger to allow rotation of the fastener.

9 - Motor vehicle comprising a main engine and an energy storage device (10), characterized in that the energy storage device is made according to any one of the preceding claims.