EP1861272A1 - Dispositif de transmission de puissance entre une sortie d'un moteur thermique et un arbre de roues et procede de transmission de puissance associe - Google Patents

Dispositif de transmission de puissance entre une sortie d'un moteur thermique et un arbre de roues et procede de transmission de puissance associe

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Publication number
EP1861272A1
EP1861272A1 EP06726260A EP06726260A EP1861272A1 EP 1861272 A1 EP1861272 A1 EP 1861272A1 EP 06726260 A EP06726260 A EP 06726260A EP 06726260 A EP06726260 A EP 06726260A EP 1861272 A1 EP1861272 A1 EP 1861272A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
shaft
machine
trains
mode
output
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP06726260A
Other languages
German (de)
English (en)
Inventor
Sébastien BESNARD
Olivier Boury
Thomas Boutou
Serge Belmont
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
PSA Automobiles SA
Original Assignee
Peugeot Citroen Automobiles SA
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Filing date
Publication date
Application filed by Peugeot Citroen Automobiles SA filed Critical Peugeot Citroen Automobiles SA
Publication of EP1861272A1 publication Critical patent/EP1861272A1/fr
Withdrawn legal-status Critical Current

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Definitions

  • the present invention relates to a power transmission device between an output of a heat engine and a wheel shaft, and an associated power transmission method.
  • the invention particularly aims to increase the compactness of such a device.
  • the invention finds a particularly advantageous application in the field of hybrid motor vehicles, but it could also be used with other types of hybrid-powered land vehicles.
  • Transmission devices for hybrid vehicles which comprise a heat engine, two electrical machines, and one, two or more epicyclic gear trains connected to each other within a mechanical assembly.
  • An example of such a device is described in French patent application FR-A-2832357. With such transmission devices, the power of the engine can be either transmitted directly to the wheels, or derived through an electrical chain.
  • the electrical chain connects electrical machines likely to behave as a motor or generator according to energy values received electrically and / or mechanically respectively on their terminals and their shaft.
  • the derived power is retransmitted to the wheels of the vehicle or stored, if necessary, in a storage system. This derived power makes it possible to precisely adapt the torque applied to the wheels of the vehicle to that requested by a driver, while also precisely adapting the torque and speed of the engine so as to optimize its efficiency.
  • the electrical chain comprises in particular a first inverter, a second inverter, and an electric bus.
  • this electric bus is a DC voltage bus.
  • the AC voltage signals observable between its phases are transformed into a DC voltage signal observable on the bus, by the inverter associated with this machine.
  • the DC voltage signal observable on the bus is transformed into signals of alternating and out of phase voltages by the inverter associated with this machine. These voltage signals are applied to the phases of the engine running machine.
  • the energy produced by one of the machines is automatically consumed by the other machine.
  • a storage system such as a battery or a supercapacitor, is connected to the bus. The two machines can then operate simultaneously as a generator or as a motor.
  • FR-A-2832357 is described a device capable of operating in two different modes of operation.
  • the shaft of one of the machines In a first mode, the shaft of one of the machines is connected to the wheel shaft, while in a second mode, this shaft is connected to an element of one of the planetary gear trains.
  • the choice of mode is made according to the speed of rotation of the wheel shaft and the element of the train. Indeed, the shaft of the machine is preferably connected to the element which rotates the less quickly of the two (at ratios of the intermediate ratios near).
  • a power derived in the electrical chain is equal to a rotational speed of a machine multiplied by a torque
  • switching from one mode to another limits the power derived in the electrical chain.
  • By limiting the power inside the electrical chain it is possible to limit the size of the electrical machines used.
  • a mechanical assembly formed of planetary gear trains each have three mechanical linkage elements and two degrees of freedom.
  • connecting element is meant an element to which one can connect a shaft of the device, this shaft can be motor or receiver.
  • These epicyclic gear trains are interconnected so that their assembly has four mechanical connecting elements and two degrees of freedom.
  • two links are made between the two trains of the set, the number of connecting elements thus from six to four and the number of degrees of freedom from four to two. More precisely, the sun gear of a first train is connected to a crown of a second train and the planet carriers are interconnected.
  • these links between the two trains make the transmission device cumbersome. Indeed, by connecting the planet to a crown, we lose the mobility of an element of linkage of the mechanical assembly.
  • the invention proposes to solve these congestion problems of the transmission device by limiting both the size of the electrical machines and that of the transmission device.
  • the invention proposes to implement new modes of operation.
  • the shaft of one of the machines of the device is capable of being connected either to the shaft of the heat engine, or to an element of one of the epicyclic gear trains.
  • the shaft of one of the machines in a first mode of operation, is connected to one of the elements of one of the trains, while the shaft of the other machine is connected to the wheel shaft.
  • the shafts of the two machines are each connected to an element of one of the planetary gear trains.
  • the shaft of one of the machines is connected to the motor shaft, while the shaft of the other machine is connected to an element of one of the planetary gear trains.
  • the shafts of the two machines are thus connected to the element which limits their speed of rotation and thus the power dissipated in the electrical chain.
  • the two trains are connected so as to save a connecting element.
  • the two trains are connected so that their satellites are carried by the same carrier and that these satellites meshing with each other.
  • the fact that the satellites are carried by one and the same planet carrier makes it possible to avoid making a connection between two planet gates, for example.
  • the fact that the satellites mesh with each other makes it possible to eliminate a degree of freedom to the assembly without losing a connecting element since no tree can be connected to the satellites.
  • Two trains thus connected have 5 mechanical connection elements. It is therefore possible to remove a link element from the set to obtain the 4 link elements with two degrees of freedom, necessary for the proper functioning of the system. By removing an element, of course reduces the size of the mechanical assembly. In general, the crown of one of the trains is removed.
  • the satellites are coaxial and hooked two by two on one axis.
  • the invention therefore relates to a power transmission device between an output of a heat engine and a wheel shaft, comprising:
  • a first and a second electric machine each comprising a shaft
  • this mechanical assembly interconnecting the input shaft, the output shaft and the shafts of the machines, this mechanical assembly being formed by at least two planetary gear trains, these two epicyclic gear trains each comprising several mutually meshing elements, of which a sun gear, satellites connected to a planet carrier and a ring, characterized in that:
  • the two planetary gear trains comprise a common planet carrier which drives axes in contact with the common carrier and the satellites, and in that it comprises,
  • a first switching device comprising means for connecting the shaft of the first machine either to the input shaft or to an element of one of the trains.
  • the invention also relates to a power transmission method in which:
  • a device for transmitting power between an output of a heat engine and a wheel shaft comprising an input shaft connected to the output of the heat engine, an output shaft connected to the shaft; of wheels, two electric machines each comprising a shaft, characterized in that:
  • the input shaft, the output shaft, and the shafts of the two machines are connected to a mechanical assembly formed by at least two planetary gear trains, these two trains comprising a common planet carrier which drives axes in contact with the satellite carriers and satellites of these trains, and that:
  • the shaft of the first machine in a first mode of operation, is connected to a first element of one of the planetary gear trains and the shaft of the second machine to the wheel shaft;
  • the shaft of the first machine in a second mode of operation, is connected to the first element and the shaft of the second machine to a second element of one of the planetary gear trains,
  • the shaft of the first machine is connected to the input shaft and the shaft of the second machine to the second element.
  • FIG. 1 a schematic representation of a transmission device according to the invention
  • FIG. 2a an implementation of the transmission device according to the invention in a first mode of operation
  • FIG. 3a a perspective view in partial section of a mechanical assembly according to the invention
  • FIG. 1 shows a schematic representation of a transmission device 1 according to the invention between an output 2 of a thermal engine 3 and a shaft 4 of wheels 5.
  • This device 1 comprises a first electric machine 6 and a second electric machine 7. These machines 6 and 7 respectively comprise a shaft 8 and a shaft 9. These shafts 8 and 9 are respectively connected to a drive input 11.1 and 11.2 of a mechanical assembly 12.
  • This device 1 also comprises an input shaft 10 connected to the output 2 of the thermal motor 3 and to a drive input 11.3 of the mechanical assembly 12.
  • This device 1 also comprises an output shaft 14 connected to both the shaft 4 of wheels 5 and an output 11.4 for driving the assembly 12 mechanical.
  • the electrical chain connecting the machines 6 and 7 electric between them is not shown.
  • the mechanical assembly 12 comprises a train 16 called Ravigneaux type.
  • This train 16 has four mechanical connection elements: one for the input shaft 10, another for the output shaft 14 and the other two for the shafts 8 and 9 of the machines 6 and 7. Like a conventional epicyclic gear , this train 16 comprises a first sun gear 17, a planet carrier 18 carrying first satellites 19.1 and 19.2, and a ring 20 which meshing with each other. In addition, the train 16 comprises second satellites 21.1 and 21.2, and a second sun gear 22. The second satellites 21.1 and 21.2 are carried by the planet carrier 18 and mesh with both the first satellites 19.1 and 19.2 and with the sun gear. 22.
  • the first train 65 comprises the first sun gear 17, the first satellites 19.1 and 19.2 and the crown 20.
  • the 66 includes the second sun gear 22 and the second satellites 21.1 and 21.2, but is devoid of crown. These two trains 65 and 66 comprise the planet carrier 18 common. This planet carrier 18 drives axes 23-26 which are both in contact with this planet carrier 18 and satellites 19.1, 19.2, 21.1 and 21.2.
  • the satellites 19.1, 19.2, 21.1 and 21.2 are respectively capable of rotating around the axes 23, 24, 25 and 26. Alternatively, as will be seen, the satellites 19.1 and 21.1, and the satellites 19.2 and 21.2 can be interdependent with each other and coaxial.
  • the input shaft 10 is connected to both the output 2 of the thermal motor 3 and the planet carrier 18 common.
  • the shaft 4 of wheels 5 is connected to the ring 20 via a gear formed by the wheels 27 and 28, the output shaft 14 and a wheel 29. More precisely, the wheel 27 hooked to the shaft 4 meshes with the wheel 28 hooked to one end of the output shaft 14. And the wheel 29 hooked to another end of the shaft 14 meshes with the crown 20.
  • This ring 20 supports for this purpose two external teeth 20.1 and 20.2, and an internal toothing 20.3.
  • the wheel 29 meshes with the external toothing 20.1.
  • the first satellites 19.1 and 19.2 mesh with the internal teeth 20.3.
  • a pinion 37 meshes with the external toothing 20.2.
  • the shaft 8 of the first machine 6 is capable of being connected either to second sun gear 22, that is to the input shaft 10.
  • the transmission device 1 comprises a first switching device 30 delimited by a discontinuous closed line.
  • This first device 30 comprises the pinions 31 and 33 and two jaws 34, 35 distinct.
  • the pinion 31 and the first clutch 34 are mounted on the shaft 8, while the pinion 33 and the second clutch 35 are mounted on the shaft 10.
  • the first clutch 34 provides a connection between the pinion 31 and the shaft 8, while the pinion 33 is crazy on the shaft 10.
  • the shaft 8 is then connected to the second sun gear 22 via a gear formed by the pinion 31 and the wheel 32, and a hollow shaft 48 connecting the wheel 32 to the sun gear 22.
  • the second clutch 35 provides a connection between the pinion 33 and the shaft 10, while the pinion 31 is crazy on the shaft 8.
  • the shaft 8 is thus connected to the shaft 10 via a gear formed by the wheel 13 and the pinion 33.
  • the shaft 9 of the second machine 7 can be connected to either the wheel shaft 4 or the first sun gear 17.
  • the device 1 comprises a second switching device 36.
  • This second device 36 comprises the pinions 37, 38, and a third clutch 39 monobloc.
  • the third clutch 39 provides a connection between the pinion 37 and the shaft 9, while the pinion 38 is crazy on the shaft 9.
  • the shaft 9 is then connected to the shaft 4 by means in particular of the pinion 37, the ring 20 and the output shaft 14.
  • the clutch 39 provides a connection between the pinion 38 and the shaft 9, while the pinion 37 is crazy on the shaft 9.
  • the shaft 9 is then connected to the first planetary gear 17 via a gear formed by the pinion 38 and the wheel 40, and a hollow shaft 47 connecting the wheel 40 to the sun gear 17.
  • the first device 30 comprises a one-piece clutch and is mounted only on the shaft 8.
  • the second device 36 has two distinct claws mounted on the shaft 9.
  • the claws 34, 35, 39 are rotated by the shaft on which they are mounted, and are able to move in translation along this shaft. In general, the claws are moved in translation through forks driven by a DC motor.
  • the common planet carrier 18 and the ring gear 20 are connected to an oil pump 41 via a freewheel mechanism (not shown).
  • the shafts 8 and 9, the input shaft 10 and the output shaft 14 are connected to different elements of the train 16.
  • FIG. 2a illustrates the operation of the transmission device in different modes. For simplicity, it is considered in these figures that the shaft 4 of wheels 5 and the output shaft 14 are merged.
  • FIG. 2a illustrates the first mode of operation of the device 1 according to the invention.
  • the shaft 8 of the machine 6 is connected to the second sun gear 22.
  • the shaft 9 of the second machine 7 is connected to the shaft 4 of wheels 5. Consequently, the first clutch 34 is engaged inside the pinion 31, while the second clutch 35 is disengaged from the pinion 33.
  • the dog clutch 39 is engaged inside the pinion 37 but disengaged from the pinion 38.
  • the wheel 13 and the pinion 33 mounted loosely on the shaft 10, are shown in broken lines because they do not transmit power to the shaft 4 of wheels 5.
  • the first sun gear 17 and the wheel 40 which are connected between them via the hollow shaft 47 are also shown in broken lines, because they also do not transmit power to the shaft 4 of wheels 5.
  • the machine 6 can exchange power with the wheel shaft 4 via the gear 31, the wheel 32, the shaft 48, the second sun gear 22, the second satellites 21.1 and 21.2, the first satellites 19.1, 19.2, and the ring 20.
  • the machine 7 can exchange power with the shaft 4 of wheels 5 via the ring 20 and the wheel 29.
  • the first mode of operation is implemented for short gear ratios. In one example, these ratios correspond to a vehicle speed of between 0 and 15 km / h, when the speed of the thermal engine 3 is equal to 1000 revolutions / minute. This first mode is generally used during takeoff of the vehicle but it can also be implemented for rear-steps of the vehicle.
  • FIG. 2b illustrates this second mode of operation.
  • the wheel 13 and the pinion 33 mounted loosely on the shaft 10 are represented in broken lines because, as before, they do not transmit power to the shaft 4 of wheels 5.
  • the pinion 37 mounted idle on the shaft 9 is also shown in broken lines because it no longer transmits power to the shaft 4 of wheels 5.
  • the machine 6 can exchange power with the wheel shaft 4 via the pinion 31, the wheel 32, the shaft 48, the second sun gear 22, the second satellites 21.1 and 21.2, the first satellites 19.1, 19.2, and the ring 20.
  • the machine 7 can exchange power with the shaft 4 of wheels 5 via the pinion 38, the wheel 40, the shaft 47, the first sun gear 17, the first satellites 19.1 and 19.2, and the ring gear 20.
  • This second mode is implemented for reports longer than those of the first mode but shorter than those of a third mode.
  • the reports of the second mode correspond for example to a vehicle speed of between 15 and 50 km / h, for a speed of the engine of 1000 rpm.
  • This second mode is generally used after takeoff of the vehicle, when it is in forward motion.
  • the transmission device 1 switches to the third mode of operation.
  • FIG. 2c illustrates this third mode of operation.
  • the shaft 8 of the first machine 6 is connected to the input shaft.
  • the shaft 9 of the second machine 7 is connected to the first 17.
  • the clutch 34 is disengaged from the pinion 31 and the clutch 35 is engaged in the pinion 33.
  • the clutch 39 is always engaged in the pinion 38 and disengaged from the pinion 37.
  • the pinion 31 mounted loosely on the shaft 8, the wheel 32, the shaft 48, the second sun gear 22 and the second satellites 21.1 and 21.2 are shown in broken lines because they do not transmit power to the wheel shaft 4 5.
  • the pinion 37 mounted crazy on the shaft 9 also does not transmit power and is also shown in broken lines.
  • the first machine 6 can exchange power with the wheel shaft 4 via the wheel 13, pinion 33, shaft 10, carrier 18 and the crown 20.
  • the second machine 7 can exchange power with the wheel shaft 4 via the pinion 38, the wheel 40, the shaft 47, the first sun gear 17, the first satellites 19.1 and 19.2 and crown 20.
  • This third mode is implemented for transmission ratios longer than those of the second mode.
  • the reports of the third mode correspond for example to a vehicle speed greater than 50 km / hour.
  • the device can also switch from the third mode to the second mode and from the second mode to the first mode for conditions that are the opposite of those which have been stated.
  • the first machine 6 behaves as a generator (respectively motor) while the second machine 7 behaves as a motor (respectively as a generator).
  • the first machine 6 behaves as a generator (respectively motor) while the second machine 7 behaves as a motor (respectively as a generator).
  • the electric bus not shown
  • one switches from the first mode to the second mode or vice versa, when the rotational speed of the wheel shaft 4 is equal to the speed of rotation of the first sun gear 17, to a gear ratio.
  • one switches from the second mode to the third mode or vice versa, when the rotational speed of the input shaft is equal to the rotational speed of the first element 22, to a ratio of gear ratio.
  • jaws 33, 34 and 39 provide a continuous switching from one mode to another.
  • the clutch 39 has a geometry such that when it passes from a snap with the pinion 37 to a snap with the pinion 38 or vice versa, it links these pinions 37 and 38 simultaneously to the shaft 9.
  • the clutch 39 monobloc thus generally has a length greater than an axial distance between the two pinions 37 and 38.
  • the jaws 34 and 35 are controlled independently, so that when they pass from a catch with the pinion 31 to a snap with the pinion 33 or vice versa, they simultaneously bind these pinions 31 and 33 with the shaft 8 and the shaft 10.
  • the transmission device 1 comprises a control unit 53 (see FIG. 1), such as a microcontroller, which controls this thermal motor 3, the electrical machines 6 and 7 and the switching devices 30 and 36.
  • This control unit 53 comprises a microprocessor 54, a program memory 55 comprising programs P1-PN, a data memory 56 comprising data D1-DN and an interface 57 of inputs-outputs interconnected via one another. a bus 58.
  • Inputs M-IN signals applied to the interface 57 correspond, for example, to a setpoint torque to be applied to the wheel shaft 4 or to measurements returned by sensors (not shown) of force, velocity, current, Acceleration ...
  • D1-DN data correspond in particular to maps of instantaneous consumption of the thermal engine 3 and to yield maps of the electric machines 6 and 7.
  • the microprocessor 54 executes one of the programs P1-PN which generates the output signals 01, 02 and OT.
  • These output signals 01, 02 and OT respectively control the first machine 6, the second machine 7 and the thermal motor 3, so that these members 3, 6 and 7 operate at their operating point which corresponds to the minimum instantaneous consumption of the 3 thermal engine.
  • the unit 53 calculates that the minimum consumption corresponds to a short speed ratio, the first mode of operation will be implemented. On the other hand, if the unit 53 calculates that the minimum consumption corresponds to a longer gear ratio, the second or the third mode, as the case may be, will be implemented.
  • Figure 3a shows a three-dimensional view in partial section of a train 16 Ravigneaux type. For simplicity, the outer teeth of the ring 20 are not shown.
  • This figure shows that the train 16 is formed by a first gear 65 having a first sun gear 17, first satellites 19.1 and a ring gear 20, and a second gear 66 having a second sun gear 22 and second satellites 21.1.
  • This second train 66 is devoid of crown.
  • the satellites 19.1 and 21.1 of the two trains 65, 66 are connected to the planet carrier 18 common and mesh with each other. More precisely, the axis 23 of the first satellite 19.1 is in contact with this first satellite 19.1 and the planet carrier 18 common. The axis 26 of the second satellite 21.1 is in contact with the second satellite 21.1 and the planet carrier 18 common. The door- satellites 18 rotates the axes 23 and 26.
  • the satellite 19.1 is rotatable about the axis 23.
  • the satellite 21.1 is rotatable about the axis 26, in a direction opposite to the satellite 19.1.
  • the Ravigneaux train 16 further comprises a circular flange 63 to which the axes 23 of the first satellites 19.1 are connected.
  • the train 16 comprises three first satellites 19.1 and three second satellites 21.1.
  • FIG. 3b shows a variant embodiment of the train 16.
  • the first gear 65 still includes the sun gear 17, the first satellites 19.1 and 19.2 and the ring gear 20 which mesh with each other.
  • the second train 66 still includes the sun gear 22 and the second satellites 21.1 and 21.2 which mesh with each other.
  • the satellites 19.1, 19.2, 21.1 and 21.2 are always carried by the planet carrier 18 common.
  • the second satellites 21.1 and 21.2 are hooked and secured to the first satellites 19.1 and 19.2.
  • the first and second satellites are coaxial.
  • the axes 23 and 24 of the satellites 19.1 and 21.1 are here combined, and are connected to both the satellite carrier 18 and the satellite 19.1.
  • the satellites 19.1 and 21.1 are capable of rotating around the axes 23 and 24.
  • the axes 25 and 26 of the satellites 19.2 and 21.2 are so merged, and are furthermore connected to both the common planet carrier 18 and the satellite 19.2. Satellites 19.2 and 21.2 are capable of rotating around axes 25 and 26.
  • the train 16 is formed of more than two planetary gear trains.

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Abstract

La présente invention concerne un dispositif (1) de transmission de puissance entre une sortie (2) d'un moteur (3) thermique et un arbre (4) de roues (5), ainsi qu'un procédé associé. Ce dispositif comporte un arbre (10) d'entrée relié à la sortie (2), un arbre (14) de sortie relié à l'arbre (4) de roues, une première et une deuxième machine (6, 7) électrique, et un ensemble (12) mécanique reliant entre eux l'arbre (10) d'entrée, l'arbre (14) de sortie et des arbres (8, 9) des deux machines. Pour limiter la taille du dispositif, l'ensemble (12) est formé par deux trains (65, 66) épicycloïdaux comportant un porte-satellites (18) commun qui entraîne des axes (23-26) au contact du porte-satellites (18) et de satellites (19, 21) de ces trains. Par ailleurs, un premier dispositif (30) de commutation relie l'arbre (8) de la première machine (6) soit à l'arbre (10) d'entrée, soit à un élément (22) d'un des trains (65, 66) de l'ensemble (12) mécanique.

Description

Dispositif de transmission de puissance entre une sortie d'un moteur thermique et un arbre de roues et procédé de transmission de puissance associé
La présente invention concerne un dispositif de transmission de puissance entre une sortie d'un moteur thermique et un arbre de roues, et un procédé de transmission de puissance associé. L'invention a notamment pour but d'augmenter la compacité d'un tel dispositif. L'invention trouve une application particulièrement avantageuse dans le domaine des véhicules automobiles à motorisation hybride, mais elle pourrait aussi être utilisée avec d'autres types de véhicules terrestres à motorisation hybride.
On connaît des dispositifs de transmission pour véhicules hybrides qui comportent un moteur thermique, deux machines électriques, et un, deux, ou plusieurs trains épicycloïdaux reliés entre eux à l'intérieur d'un ensemble mécanique. Un exemple d'un tel dispositif est décrit dans la demande de brevet français FR-A-2832357. Avec de tels dispositifs de transmission, la puissance du moteur thermique peut être soit transmise directement aux roues, soit dérivée en passant par une chaîne électrique.
La chaîne électrique relie les machines électriques susceptibles de se comporter en moteur ou en générateur selon des valeurs d'énergies reçues électriquement et / ou mécaniquement respectivement sur leurs bornes et leur arbre. La puissance dérivée est retransmise aux roues du véhicule ou stockée, le cas échéant, dans un système de stockage. Cette puissance dérivée permet d'adapter précisément le couple appliqué aux roues du véhicule à celui demandé par un conducteur, tout en adaptant également précisément les couple et régime du moteur thermique de façon à optimiser son rendement.
En outre, la chaîne électrique comporte notamment un premier onduleur, un deuxième onduleur, ainsi qu'un bus électrique. Dans la pratique, ce bus électrique est un bus à tension continue.
Lorsqu'une des machines se comporte en générateur, les signaux de tension alternatifs observables entre ses phases sont transformés en un signal de tension continue observable sur le bus, par l'onduleur associé à cette machine. Lorsqu'une des machines se comporte en moteur, le signal de tension continue observable sur le bus est transformé en signaux de tension alternatifs et déphasés par l'onduleur associé à cette machine. Ces signaux de tension sont appliqués sur les phases de la machine qui fonctionne en moteur.
Dans le cas où aucun système de stockage n'est relié au bus, l'énergie produite par une des machines est automatiquement consommée par l'autre machine. En variante, un système de stockage, tel qu'une batterie ou un supercondensateur, est relié au bus. Les deux machines peuvent alors fonctionner simultanément en générateur ou en moteur.
Dans le document FR-A-2832357 est décrit un dispositif susceptible de fonctionner dans deux modes de fonctionnement différents. Dans un premier mode, l'arbre d'une des machines est relié à l'arbre de roues, tandis que dans un deuxième mode, cet arbre est relié à un élément d'un des trains épicycloïdaux. Le choix du mode est fait en fonction de la vitesse de rotation de l'arbre de roues et de l'élément du train. En effet, l'arbre de la machine est de préférence relié à l'élément qui tourne le moins vite des deux (aux rapports des démultiplications intermédiaires près). Comme une puissance dérivée dans la chaîne électrique est égale à une vitesse de rotation d'une machine multipliée par un couple, le passage d'un mode à un autre permet de limiter la puissance dérivée dans la chaîne électrique. En limitant la puissance à l'intérieur de la chaîne électrique, il est possible de limiter la taille des machines électriques utilisées.
Par ailleurs, dans ce même document FR-A-2832357, est décrit un ensemble mécanique formé de trains épicycloïdaux. Ces trains épicycloïdaux présentent chacun trois éléments de liaisons mécaniques et deux degrés de liberté. Par élément de liaison, on entend un élément auquel on est susceptible de relier un arbre du dispositif, cet arbre pouvant être moteur ou récepteur. Ces trains épicycloïdaux sont reliés entre eux de manière que leur ensemble présente quatre éléments de liaisons mécaniques et deux degrés de liberté. A cet effet, deux liaisons sont réalisées entre les deux trains de l'ensemble, le nombre d'éléments de liaisons passant ainsi de six à quatre et le nombre de degrés de liberté de quatre à deux. Plus précisément, le planétaire d'un premier train est relié à une couronne d'un deuxième train et les portes-satellites sont reliés entre eux. Toutefois, ces liaisons entre les deux trains rendent le dispositif de transmission encombrant. En effet, en reliant le planétaire à une couronne, on perd la mobilité d'un élément de liaison de l'ensemble mécanique.
L'invention se propose de résoudre ces problèmes d'encombrement du dispositif de transmission en limitant à la fois la taille des machines électriques et celle du dispositif de transmission.
Pour limiter encore d'avantage l'encombrement des machines électrique, l'invention se propose de mettre en œuvre de nouveaux modes de fonctionnement. A cet effet, l'arbre d'une des machines du dispositif est susceptible d'être relié soit à l'arbre du moteur thermique, soit à un élément d'un des trains épicycloïdaux. Ainsi, dans un premier mode de fonctionnement, l'arbre d'une des machines est relié à un des éléments d'un des trains, tandis que l'arbre de l'autre machine est relié à l'arbre de roues. Dans un deuxième mode de fonctionnement, les arbres des deux machines sont reliés chacun à un élément d'un des trains épicycloïdaux. Et dans un troisième mode de fonctionnement, l'arbre d'une des machines est relié à l'arbre du moteur, tandis que l'arbre de l'autre machine est relié à un élément d'un des trains épicycloïdaux. Les arbres des deux machines sont ainsi reliés à l'élément qui limite leur vitesse de rotation et donc la puissance dissipée dans la chaîne électrique.
En outre, pour réduire la taille de l'ensemble mécanique, on relie les deux trains de manière à économiser un élément de liaison. Ainsi, on relie les deux trains de manière que leurs satellites soient portés par un même porte-satellites et que ces satellites engrènent entre eux. Le fait que les satellites soient portés par un même porte-satellites permet d'éviter de réaliser une liaison entre deux portes-satellites par exemple. Le fait que les satellites engrènent entre eux permet de supprimer un degré de liberté à l'ensemble sans perdre un élément de liaison puisque aucun arbre ne peut être relié aux satellites. Deux trains ainsi reliés présentent 5 éléments de liaisons mécaniques. Il est donc possible de supprimer un élément de liaison de l'ensemble pour obtenir les 4 éléments de liaisons avec deux degrés de liberté, nécessaires au bon fonctionnement du système. En supprimant un élément, on réduit bien entendu l'encombrement de l'ensemble mécanique. En général, on supprime la couronne d'un des trains. En variante, au lieu d'engrener entre eux, les satellites sont coaxiaux et accrochés deux à deux sur un axe.
L'invention concerne donc un dispositif de transmission de puissance entre une sortie d'un moteur thermique et un arbre de roues, comportant :
- un arbre d'entrée relié à la sortie du moteur thermique, et un arbre de sortie relié à l'arbre de roues,
- une première et une deuxième machine électrique comportant chacune un arbre, et
- un ensemble mécanique reliant entre eux l'arbre d'entrée, l'arbre de sortie et les arbres des machines, cet ensemble mécanique étant formé par au moins deux trains épicycloïdaux, ces deux trains épicycloïdaux comportant chacun plusieurs éléments qui engrènent mutuellement, dont un planétaire, des satellites reliés à un porte-satellites et une couronne, caractérisé en ce que :
- les deux trains épicycloïdaux comportent un porte-satellites commun qui entraîne des axes au contact du porte-satellites commun et des satellites, et en ce qu'il comporte,
- un premier dispositif de commutation comportant des moyens pour relier l'arbre de la première machine soit à l'arbre d'entrée, soit à un élément d'un des trains.
L'invention concerne également un procédé de transmission de puissance dans lequel :
- on met en œuvre un dispositif de transmission de puissance entre une sortie d'un moteur thermique et un arbre de roues, ce dispositif comportant un arbre d'entrée relié à la sortie du moteur thermique, un arbre de sortie relié à l'arbre de roues, deux machines électriques comportant chacune un arbre, caractérisé en ce que :
- on relie l'arbre d'entrée, l'arbre de sortie, et les arbres des deux machines à un ensemble mécanique formé par au moins deux trains épicycloïdaux, ces deux trains comportant un porte-satellites commun qui entraîne des axes au contact du porte-satellites commun et de satellites de ces trains, et en ce que :
- dans un premier mode de fonctionnement, on relie l'arbre de la première machine à un premier élément d'un des trains épicycloïdaux et l'arbre de la deuxième machine à l'arbre de roues,
- dans un deuxième mode de fonctionnement, on relie l'arbre de la première machine au premier élément et l'arbre de la deuxième machine à un deuxième élément d'un des trains épicycloïdaux,
- dans un troisième mode de fonctionnement, on relie l'arbre de la première machine à l'arbre d'entrée et l'arbre de la deuxième machine au deuxième élément.
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Ces figures sont données à titre illustratif mais nullement limitatif de l'invention. Ces figures montrent :
- figure 1 : une représentation schématique d'un dispositif de transmission selon l'invention ;
- figure 2a : une mise en œuvre du dispositif de transmission selon l'invention dans un premier mode de fonctionnement ;
- figure 2b : une mise en œuvre du dispositif de transmission selon l'invention dans un deuxième mode de fonctionnement ;
- figure 2c : une mise en œuvre du dispositif de transmission selon l'invention dans un troisième mode de fonctionnement ;
- figure 3a : une vue en perspective et en coupe partielle d'un ensemble mécanique selon l'invention ;
- figure 3b : une vue de côté de l'ensemble mécanique selon l'invention.
Sur ces figures, les mêmes éléments sont désignés par les mêmes repères.
La figure 1 montre une représentation schématique d'un dispositif 1 de transmission selon l'invention entre une sortie 2 d'un moteur 3 thermique et un arbre 4 de roues 5.
Ce dispositif 1 comporte une première machine 6 électrique et une deuxième machine 7 électrique. Ces machines 6 et 7 comportent respectivement un arbre 8 et un arbre 9. Ces arbres 8 et 9 sont respectivement reliés à une entrée 11.1 et 11.2 d'entraînement d'un ensemble 12 mécanique. Ce dispositif 1 comporte également un arbre 10 d'entrée relié à la sortie 2 du moteur 3 thermique et à une entrée 11.3 d'entraînement de l'ensemble 12 mécanique. Ce dispositif 1 comporte également un arbre 14 de sortie relié à la fois à l'arbre 4 de roues 5 et à une sortie 11.4 d'entraînement de l'ensemble 12 mécanique. Pour plus de simplicité, la chaîne électrique reliant les machines 6 et 7 électriques entre elles n'est pas représentée. Plus précisément, l'ensemble 12 mécanique comporte un train 16 dit de type Ravigneaux. Ce train 16 présente quatre éléments de liaisons mécaniques : un pour l'arbre 10 d'entrée, un autre pour l'arbre 14 de sortie et les deux autres pour les arbres 8 et 9 des machines 6 et 7. Comme un train épicycloïdal classique, ce train 16 comporte un premier planétaire 17, un porte-satellites 18 portant des premiers satellites 19.1 et 19.2, et une couronne 20 qui engrènent mutuellement. En outre, le train 16 comporte des deuxièmes satellites 21.1 et 21.2, et un deuxième planétaire 22. Les deuxièmes satellites 21.1 et 21.2 sont portés par le porte-satellites 18 et engrènent à la fois avec les premiers satellites 19.1 et 19.2 et avec le planétaire 22.
On peut ainsi faire l'analogie du train 16 Ravigneaux avec deux trains
65 et 66 épicycloïdaux. Le premier train 65 comporte le premier planétaire 17, les premiers satellites 19.1 et 19.2 et la couronne 20. Le deuxième train
66 comporte le deuxième planétaire 22 et les deuxièmes satellites 21.1 et 21.2, mais est dépourvu de couronne. Ces deux trains 65 et 66 comportent le porte-satellites 18 commun. Ce porte-satellites 18 entraîne des axes 23-26 qui sont à la fois au contact de ce porte-satellites 18 et des satellites 19.1 , 19.2, 21.1 et 21.2. Les satellites 19.1 , 19.2, 21.1 et 21.2 sont respectivement susceptibles de tourner autour des axes 23, 24, 25 et 26. En variante, comme le verra, les satellites 19.1 et 21.1 , et les satellites 19.2 et 21.2 peuvent être solidaires entre eux et coaxiaux.
Dans cette réalisation, l'arbre 10 d'entrée est relié à la fois à la sortie 2 du moteur 3 thermique et au porte-satellites 18 commun. L'arbre 4 de roues 5 est relié à la couronne 20 par l'intermédiaire d'un d'engrenage formé par les roues 27 et 28, de l'arbre 14 de sortie et d'une roue 29. Plus précisément, la roue 27 accrochée à l'arbre 4 engrène avec la roue 28 accrochée à une extrémité de l'arbre 14 de sortie. Et la roue 29 accrochée à une autre extrémité de l'arbre 14 engrène avec la couronne 20.
Cette couronne 20 supporte à cet effet deux dentures extérieures 20.1 et 20.2, et une denture intérieure 20.3. La roue 29 engrène avec la denture extérieure 20.1. Les premiers satellites 19.1 et 19.2 engrènent avec la denture intérieure 20.3. Et comme on le verra ci-après, un pignon 37 engrène avec la denture extérieure 20.2.
L'arbre 8 de la première machine 6 est susceptible d'être relié soit au deuxième planétaire 22, soit à l'arbre 10 d'entrée. A cet effet, le dispositif 1 de transmission comporte un premier dispositif 30 de commutation délimité par une ligne fermée discontinue. Ce premier dispositif 30 comporte les pignons 31 et 33 et deux crabots 34, 35 distincts. Le pignon 31 et le premier crabot 34 sont montés sur l'arbre 8, tandis que le pignon 33 et le deuxième crabot 35 sont montés sur l'arbre 10.
Ainsi, lorsque l'arbre 8 est relié au deuxième planétaire 22, le premier crabot 34 assure une liaison entre le pignon 31 et l'arbre 8, tandis que le pignon 33 est fou sur l'arbre 10. L'arbre 8 est alors relié au deuxième planétaire 22 par l'intermédiaire d'un engrenage formé par le pignon 31 et la roue 32, et d'un arbre 48 creux reliant la roue 32 au planétaire 22. Lorsque l'arbre 8 est relié à l'arbre 10 d'entrée, le deuxième crabot 35 assure une liaison entre le pignon 33 et l'arbre 10, tandis que le pignon 31 est fou sur l'arbre 8. L'arbre 8 est ainsi relié à l'arbre 10 par l'intermédiaire d'un engrenage formé par la roue 13 et le pignon 33.
L'arbre 9 de la deuxième machine 7 est susceptible d'être relié soit à l'arbre 4 de roues 5, soit au premier planétaire 17. A cet effet, le dispositif 1 comporte un deuxième dispositif 36 de commutation. Ce deuxième dispositif 36 comporte les pignons 37, 38, ainsi qu'un troisième crabot 39 monobloc.
Lorsque l'arbre 9 est relié à l'arbre 4 de roues 5, le troisième crabot 39 assure une liaison entre le pignon 37 et l'arbre 9, tandis que le pignon 38 est fou sur l'arbre 9. L'arbre 9 est alors relié à l'arbre 4 par l'intermédiaire notamment du pignon 37, de la couronne 20 et de l'arbre 14 de sortie. Lorsque l'arbre 9 est relié au premier planétaire 17, le crabot 39 assure une liaison entre le pignon 38 et l'arbre 9, tandis que le pignon 37 est fou sur l'arbre 9. L'arbre 9 est alors relié au premier planétaire 17 par l'intermédiaire d'un engrenage formé par le pignon 38 et la roue 40, et d'un arbre 47 creux reliant la roue 40 au planétaire 17.
En variante, le premier dispositif 30 comporte un crabot monobloc et est monté uniquement sur l'arbre 8. En variante, le deuxième dispositif 36 comporte deux crabots distincts montés sur l'arbre 9.
Les crabots 34, 35, 39 sont entraînés en rotation par l'arbre sur lequel ils sont montés, et sont capables de se déplacer en translation le long de cet arbre. En général, les crabots sont déplacés en translation par l'intermédiaire de fourchettes entraînées par un moteur à courant continu. Dans une réalisation particulière, le porte-satellites 18 commun et la couronne 20 sont reliés à une pompe 41 à huile, par l'intermédiaire d'un mécanisme de roue libre (non représenté).
En variante, les arbres 8 et 9, l'arbre 10 d'entrée et l'arbre 14 de sortie sont reliés à des éléments différents du train 16.
Les figures 2a-2c illustrent le fonctionnement du dispositif de transmission dans différents modes. Pour plus de simplicité, on considère dans ces figures que l'arbre 4 de roues 5 et l'arbre 14 de sortie sont confondus. La figure 2a illustre le premier mode de fonctionnement du dispositif 1 selon l'invention.
Dans ce premier mode de fonctionnement, l'arbre 8 de la machine 6 est relié au deuxième planétaire 22. Et l'arbre 9 de la deuxième machine 7 est relié à l'arbre 4 de roues 5. En conséquence, le premier crabot 34 est engagé à l'intérieur du pignon 31 , tandis que le deuxième crabot 35 est désengagé du pignon 33. En outre, le crabot 39 est engagé à l'intérieur du pignon 37 mais désengagé du pignon 38.
La roue 13 et le pignon 33 monté fou sur l'arbre 10, sont représentés en trait interrompu car ils ne transmettent pas de puissance à l'arbre 4 de roues 5. Par ailleurs, le premier planétaire 17 et la roue 40 qui sont reliés entre eux par l'intermédiaire de l'arbre 47 creux sont également représentés en trait interrompu, car ils ne transmettent pas non plus de puissance à l'arbre 4 de roues 5.
Ainsi, dans ce premier mode, la machine 6 peut échanger de la puissance avec l'arbre 4 de roues 5 par l'intermédiaire du pignon 31 , de la roue 32, de l'arbre 48, du deuxième planétaire 22, des deuxièmes satellites 21.1 et 21.2, des premiers satellites 19.1 , 19.2, et de la couronne 20. La machine 7 peut échanger de la puissance avec l'arbre 4 de roues 5 par l'intermédiaire de la couronne 20 et de la roue 29.
Le premier mode de fonctionnement est mis en œuvre pour des rapports de vitesse courts. Dans un exemple, ces rapports correspondent à une vitesse du véhicule comprise entre 0 et 15 km/h, lorsque la vitesse du moteur 3 thermique est égale à 1000 tours/minutes. Ce premier mode est donc généralement utilisé lors du décollage du véhicule mais il peut aussi être mis en œuvre pour des marches-arrières du véhicule.
Dès que la vitesse de rotation du pignon 37 entraîné par l'arbre 4 de roues devient supérieure à la vitesse de rotation du pignon 38 entraîné par le premier planétaire 17, le dispositif 1 de transmission passe au deuxième mode de fonctionnement.
La figure 2b illustre ce deuxième mode de fonctionnement.
Dans ce deuxième mode, l'arbre 8 de la première machine 6 est relié comme avant au deuxième planétaire 22. Et l'arbre 9 de la deuxième machine 7 est relié au premier planétaire 17. En conséquence, le crabot 34 est toujours engagé dans le pignon 31 , tandis que le crabot 35 est toujours désengagé du pignon 33. Le crabot 39 est engagé dans le pignon 38, mais est désengagé du pignon 37.
La roue 13 et le pignon 33 monté fou sur l'arbre 10 sont représentés en trait interrompu car, comme avant, ils ne transmettent pas de puissance à l'arbre 4 de roues 5. Le pignon 37 monté fou sur l'arbre 9 est aussi représenté en trait interrompu car il ne transmet plus de puissance à l'arbre 4 de roues 5.
Ainsi, dans ce deuxième mode, la machine 6 peut échanger de la puissance avec l'arbre 4 de roues 5 par l'intermédiaire du pignon 31 , de la roue 32, de l'arbre 48, du deuxième planétaire 22, des deuxièmes satellites 21.1 et 21.2, des premiers satellites 19.1 , 19.2, et de la couronne 20. La machine 7 peut échanger de la puissance avec l'arbre 4 de roues 5 par l'intermédiaire du pignon 38, de la roue 40, de l'arbre 47, du premier planétaire 17, des premiers satellites 19.1 et 19.2, et de la couronne 20.
Ce deuxième mode est mis en œuvre pour des rapports plus longs que ceux du premier mode mais moins longs que ceux d'un troisième mode. Les rapports du deuxième mode correspondent par exemple à une vitesse du véhicule comprise entre 15 et 50 km/heure, pour une vitesse du moteur thermique de 1000 tours / minutes. Ce deuxième mode est généralement utilisé après le décollage du véhicule, lorsqu'il est en marche avant.
Dès que la vitesse de rotation du pignon 31 entraîné par le deuxième planétaire 22 devient supérieure à celle de l'arbre 10 d'entrée (à un rapport de démultiplication près), le dispositif 1 de transmission passe au troisième mode de fonctionnement.
La figure 2c illustre ce troisième mode de fonctionnement.
Dans ce troisième mode, l'arbre 8 de la première machine 6 est relié à l'arbre 10 d'entrée. Et l'arbre 9 de la deuxième machine 7 est relié au premier planétaire 17. En conséquence, le crabot 34 est désengagé du pignon 31 et le crabot 35 est engagé dans le pignon 33. Le crabot 39 est toujours engagé dans le pignon 38 et désengagé du pignon 37.
Le pignon 31 monté fou sur l'arbre 8, la roue 32, l'arbre 48, le deuxième planétaire 22 et les deuxièmes satellites 21.1 et 21.2 sont représentés en trait interrompu car ils ne transmettent pas de puissance à l'arbre 4 de roues 5. Le pignon 37 monté fou sur l'arbre 9 ne transmet pas non plus de puissance et est donc aussi représenté en trait interrompu.
Ainsi, dans ce troisième mode, la première machine 6 peut échanger de la puissance avec l'arbre 4 de roues 5 par l'intermédiaire de la roue 13, du pignon 33, de l'arbre 10, du porte-satellites 18 et de la couronne 20. La deuxième machine 7 peut échanger de la puissance avec l'arbre 4 de roues 5 par l'intermédiaire du pignon 38, de la roue 40, de l'arbre 47, du premier planétaire 17, des premiers satellites 19.1 et 19.2 et de la couronne 20.
Ce troisième mode est mis en œuvre pour des rapports de transmission plus longs que ceux du deuxième mode. Les rapports du troisième mode correspondent par exemple à une vitesse du véhicule supérieure à 50 km/heure.
Bien entendu, le dispositif peut aussi passer du troisième mode au deuxième mode et du deuxième mode au premier mode pour des conditions inverses de celles qui ont été énoncées.
Dans les trois modes de fonctionnement, lorsque le véhicule est dans une phase de traction (le moteur fournit de la puissance aux roues) ou de récupération (les roues entraînent le moteur), la première machine 6 se comporte en générateur (respectivement en moteur) tandis que la deuxième machine 7 se comporte en moteur (respectivement en générateur). En outre, dans le cas où une batterie est connectée au bus électrique (non représenté) qui relie les machines 6 et 7, ces deux machines 6 et 7 sont susceptibles de se comporter simultanément en moteur ou en générateur.
Dans la pratique, on commute du premier mode au deuxième mode ou réciproquement, lorsque la vitesse de rotation de l'arbre 4 de roues 5 est égale à la vitesse de rotation du premier planétaire 17, à un rapport de démultiplication près. Et on commute du deuxième mode au troisième mode ou réciproquement, lorsque la vitesse de rotation de l'arbre 10 d'entrée est égale à la vitesse de rotation du premier élément 22, à un rapport de démultiplication près.
En outre, pour commuter sans difficulté du premier mode au deuxième mode de fonctionnement et réciproquement, on choisit une raison du train 16 de type Ravigneaux, ou plus exactement des deux trains 65 et 66, de manière que lorsque la vitesse de rotation de l'arbre 9 est égale aux vitesses de rotation des pignons 37 et 38 et du crabot 39, la vitesse de rotation de l'arbre 8 de la première machine 6 est nulle. En effet, la puissance dans la chaîne électrique est alors nulle et le couple appliqué sur l'arbre 9 est nul. Le crabot 39 peut alors passer sans effort d'un accrochage avec le pignon 37 à un accrochage avec le pignon 38, et réciproquement.
De manière analogue, pour commuter sans difficulté du deuxième au troisième mode et réciproquement, on choisit les raisons des trains 65 et 66, de manière que lorsque la vitesse de rotation de l'arbre 8 est égale aux vitesses de rotation des pignons 31 et 33 et des crabots 34 et 35, la vitesse de rotation de l'arbre 9 est nulle. En effet, la puissance dans la chaîne électrique est alors nulle et le couple appliqué sur l'arbre 8 est nul. Le crabot 35 peut alors s'engager sans effort dans le pignon 33 et le crabot 34 peut se dégager sans effort du pignon 31 , et réciproquement.
Dans un mode de réalisation particulier, les crabots 33, 34 et 39 assurent une commutation continue d'un mode à un autre. Ainsi, le crabot 39 possède une géométrie telle que lorsqu'il passe d'un accrochage avec le pignon 37 à un accrochage avec le pignon 38 ou réciproquement, il lie ces pignons 37 et 38 simultanément à l'arbre 9. Le crabot 39 monobloc possède ainsi généralement une longueur supérieure à une distance axiale entre les deux pignons 37 et 38. De même, les crabots 34 et 35 sont commandés indépendamment, de manière que lorsqu'ils passent d'un accrochage avec le pignon 31 à un accrochage avec le pignon 33 ou réciproquement, ils lient simultanément ces pignons 31 et 33 avec l'arbre 8 et l'arbre 10.
Le choix d'un mode est fait de manière que, pour une puissance donnée, le moteur 3 thermique fonctionne toujours à son point de fonctionnement optimal, c'est à dire au point où sa consommation est minimale. A cet effet, le dispositif 1 de transmission comporte une unité 53 de contrôle (voir figure 1 ), telle qu'un microcontrôleur, qui pilote ce moteur 3 thermique, les machines 6 et 7 électriques et les dispositifs 30 et 36 de commutation. Cette unité 53 de contrôle comporte un microprocesseur 54, une mémoire 55 programme comportant des programmes P1-PN, une mémoire 56 de données comportant des données D1-DN et une interface 57 d'entrées-sorties reliés entre eux par l'intermédiaire d'un bus 58.
Des signaux M-IN d'entrées appliqués sur l'interface 57 correspondent par exemple à un couple de consigne à appliquer sur l'arbre 4 de roues ou à des mesures retournées par des capteurs (non représentés) de force, de vitesse, d'accélération... Des données D1-DN correspondent notamment à des cartographies de consommation instantanée du moteur 3 thermique et à des cartographies de rendement des machines 6 et 7 électriques. En fonction de ces données D1-DN et des signaux M-IN d'entrée, le microprocesseur 54 exécute un des programmes P1-PN qui engendre l'émission de signaux de sortie 01 , 02 et OT. Ces signaux 01 , 02 et OT de sortie commandent respectivement la première machine 6, la deuxième machine 7 et le moteur 3 thermique, de manière que ces organes 3, 6 et 7 fonctionnent à leur point de fonctionnement qui correspond à la consommation instantanée minimale du moteur 3 thermique. Si l'unité 53 calcule que le minimum de consommation correspond à un rapport de vitesse court, le premier mode de fonctionnement sera mis en œuvre. En revanche, si l'unité 53 calcule que le minimum de consommation correspond à un rapport de vitesse plus long, le deuxième, ou le troisième mode, selon les cas, sera mis en œuvre.
La figure 3a montre une vue en trois dimensions et en coupe partielle d'un train 16 de type Ravigneaux. Pour plus de simplicité, les dentures extérieures de la couronne 20 ne sont pas représentées.
Cette figure met en évidence que le train 16 est formé par un premier train 65 comportant un premier planétaire 17, des premiers satellites 19.1 et une couronne 20, et par un deuxième train 66 comportant un deuxième planétaire 22 et des deuxièmes satellites 21.1. Ce deuxième train 66 est dépourvu de couronne.
Les satellites 19.1 et 21.1 des deux trains 65, 66 sont reliés au porte- satellites 18 commun et engrènent entre eux. Plus précisément, l'axe 23 du premier satellite 19.1 est au contact de ce premier satellite 19.1 et du porte- satellites 18 commun. L'axe 26 du deuxième satellite 21.1 est au contact de ce deuxième satellite 21.1 et du porte-satellites 18 commun. Le porte- satellites 18 entraîne en rotation les axes 23 et 26. Le satellite 19.1 est susceptible de tourner autour de l'axe 23. Le satellite 21.1 est susceptible de tourner autour de l'axe 26, dans un sens opposé au satellite 19.1.
Dans une réalisation particulière, le train Ravigneaux 16 comporte en outre un flasque 63 circulaire auquel sont reliés les axes 23 des premiers satellites 19.1.
En général, le train 16 comporte trois premiers satellites 19.1 et trois deuxièmes satellites 21.1.
La figure 3b montre une variante de réalisation du train 16. Dans cette variante, le premier train 65 comporte toujours le planétaire 17, les premiers satellites 19.1 et 19.2 et la couronne 20 qui engrènent entre eux. Le deuxième train 66 comporte toujours le planétaire 22 et les deuxièmes satellites 21.1 et 21.2 qui engrènent entre eux.
Dans cette variante, les satellites 19.1 , 19.2, 21.1 et 21.2 sont toujours portés par le porte-satellites 18 commun. Toutefois ici, les deuxièmes satellites 21.1 et 21.2 sont accrochés et solidaires des premiers satellites 19.1 et 19.2. En outre, les premiers et les deuxièmes satellites sont coaxiaux.
Les axes 23 et 24 des satellites 19.1 et 21.1 sont ici confondus, et sont reliés à la fois au porte-satellites 18 commun et au satellite 19.1. Les satellites 19.1 et 21.1 sont susceptibles de tourner autour des axes 23 et 24.
De la même manière, les axes 25 et 26 des satellites 19.2 et 21.2 sont ainsi confondus, et sont par ailleurs reliés à la fois au porte-satellites 18 commun et au satellite 19.2. Les satellites 19.2 et 21.2 sont susceptibles de tourner autour des axes 25 et 26.
En variante, pour disposer d'un élément de liaison supplémentaire, il est possible de conserver une deuxième couronne 64 (celle du deuxième train 66) qui engrène avec les planétaires 21.1 , 21.2. Cette deuxième couronne 64 pourrait ainsi permettre de connecter une troisième machine électrique à l'intérieur du dispositif 1 de transmission. En variante, le train 16 est formé de plus de deux trains épicycloïdaux.

Claims

REVENDICATIONS
1 - Dispositif (1 ) de transmission de puissance entre une sortie (2) d'un moteur (3) thermique et un arbre (4) de roues (5), comportant :
- un arbre (10) d'entrée relié à la sortie (2) du moteur (3) thermique, et un arbre (14) de sortie relié à l'arbre (4) de roues (5),
- une première et une deuxième machine électrique (6, 7) comportant chacune un arbre (8, 9), et
- un ensemble (12) mécanique reliant entre eux l'arbre (10) d'entrée, l'arbre (14) de sortie et les arbres (8, 9) des machines (6, 7), cet ensemble (12) mécanique étant formé par au moins deux trains (65, 66) épicycloïdaux, ces deux trains épicycloïdaux comportant chacun plusieurs éléments (17-22) qui engrènent mutuellement, dont un planétaire, des satellites reliés à un porte-satellites et une couronne,
- les deux trains (65, 66) épicycloïdaux comportent un porte-satellites (18) commun qui entraîne des axes (23-26) au contact du porte-satellites (18) commun et des satellites (19, 21 ), et en ce qu'il comporte,
- un premier dispositif (30) de commutation comportant des moyens (31 , 33, 34, 35) pour relier l'arbre (8) de la première machine (6) soit à l'arbre (10) d'entrée, soit à un élément (22) d'un des trains, la liaison entre l'arbre (8) de la première machine (6) et l'arbre (10) d'entrée n'étant pas réalisée par l'intermédiaire d'un élément d'un des trains (65, 66) épicycloïdaux.
2 - Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce que :
- les satellites (19.1 , 19.2, 21.1 , 21.2) des différents trains engrènent entre eux.
3 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 2, caractérisé en ce que :
- l'ensemble (12) mécanique est formé d'un premier et d'un deuxième train (65, 66) épicycloïdal, le deuxième train (66) étant dépourvu de couronne.
4 - Dispositif selon la revendication 3, caractérisé en ce que :
- l'arbre (10) d'entrée est relié au porte-satellites (18) commun, et
- le premier dispositif (30) de commutation comporte des moyens (31 , 33, 34, 35) pour relier l'arbre (8) de la première machine (6) soit à l'arbre (10) d'entrée, soit à un planétaire (22) du deuxième train (66). 5 - Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que :
- les raisons des trains (65, 66) épicycloïdaux sont choisies, de manière que lorsque la vitesse de rotation de l'arbre (8) de la première machine (6) est égale à celles des moyens (31 , 33, 34, 35) de liaison du premier dispositif (30) de commutation, la vitesse de rotation de l'arbre (9) de la deuxième machine (7) est nulle.
6 - Dispositif selon l'une des revendications 3 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte un deuxième dispositif (36) de commutation comportant des moyens (37-39) pour relier l'arbre (9) de la deuxième machine (7) soit à la couronne (20) du premier train, soit à un planétaire (17) du premier train, la couronne (20) étant reliée à l'arbre (4) de roues (5).
7 - Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que :
- les raisons des trains (65, 66) épicycloïdaux sont choisies, de manière que lorsque la vitesse de rotation de l'arbre (9) de la deuxième machine (7) est égale à celles des moyens (37-39) de liaison du deuxième dispositif (36) de commutation, la vitesse de rotation de l'arbre (8) de la première machine (6) est nulle.
8 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que :
- le premier dispositif (30) de commutation comporte un premier et un deuxième crabot (34, 35) distincts, le premier crabot (34) étant relié à l'arbre (8) de la première machine (6), le deuxième crabot (35) étant relié à l'arbre (10) d'entrée.
9 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 8, caractérisé en ce qu'il comporte :
- une unité (53) de contrôle, cette unité (53) de contrôle comportant des moyens (54-58) pour commander les machines (6, 7) électriques et le moteur (2) thermique, de manière que le moteur (2) fonctionne toujours au point de fonctionnement où sa consommation est minimale.
10 - Procédé de transmission de puissance dans lequel :
- on met en œuvre un dispositif (1 ) de transmission de puissance entre une sortie (2) d'un moteur (3) thermique et un arbre (4) de roues (5), ce dispositif (1 ) comportant un arbre (10) d'entrée relié à la sortie (2) du moteur (3) thermique, un arbre (14) de sortie relié à l'arbre (4) de roues (5), deux machines (6, 7) électriques comportant chacune un arbre (8, 9), caractérisé en ce que :
- on relie l'arbre (10) d'entrée, l'arbre (14) de sortie, et les arbres (8, 9) des deux machines (6, 7) à un ensemble (12) mécanique formé par au moins deux trains (65, 66) épicycloïdaux, ces deux trains comportant un porte- satellites (18) commun qui entraîne des axes (23-26) au contact du porte- satellites (18) commun et de satellites (19, 21 ) de ces trains, et en ce que
- dans un premier mode de fonctionnement, on relie l'arbre (8) de la première machine (6) à un premier élément (22) d'un des trains épicycloïdaux et l'arbre (9) de la deuxième machine (7) à l'arbre (4) de roues
(5),
- dans un deuxième mode de fonctionnement, on relie l'arbre (8) de la première machine (6) au premier élément (22) et l'arbre (9) de la deuxième machine (7) à un deuxième élément (17) d'un des trains épicycloïdaux,
- dans un troisième mode de fonctionnement, on relie l'arbre (8) de la première machine (6) à l'arbre (10) d'entrée et l'arbre (9) de la deuxième machine (7) au deuxième élément (17).
11 - Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que :
- on passe du premier mode au deuxième mode de fonctionnement ou réciproquement, lorsque la vitesse de rotation de l'arbre (4) de roues (5) est égale à la vitesse de rotation du deuxième élément (17) à un rapport de démultiplication près.
12 - Procédé selon la revendication 11 , caractérisé en ce que :
- on annule la vitesse de rotation de l'arbre (8) de la première machine.
13 - Procédé selon l'une des revendications 10 à 12, caractérisé en ce que :
- on passe du deuxième mode au troisième mode de fonctionnement ou réciproquement, lorsque la vitesse de rotation de l'arbre (10) d'entrée est égale à la vitesse de rotation du premier élément (22) à un rapport de démultiplication près.
14 - Procédé selon la revendication 13, caractérisé en ce que :
- on annule la vitesse de rotation de l'arbre (9) de la deuxième machine (7).
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