FR2784058A1 - Boite de vitesses, du type a engrenages, a machine electrique integree. - Google Patents

Boite de vitesses, du type a engrenages, a machine electrique integree. Download PDF

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Abstract

L'invention concerne une boîte de vitesses, par exemple une boîte de vitesses à engrenages, caractérisée en ce qu'elle comprend au moins deux arbres, par exemple un arbre d'entraînement (4) de boîte qui peut être entraîné par un moteur à combustion (2) au moyen d'un vilebrequin, un arbre de sortie (6) de boîte de vitesses, et éventuellement un arbre intermédiaire (5), une série de paires d'engrenages, et une machine électrique (45) qui comprend au moins un rotor et un stator et qui peut être mise en service au moyen d'un accouplement d'au moins l'un des arbres. De préférence, la machine électrique (45) peut être commutée entre les au moins deux arbres (4, 5, 6) et, de préférence, la machine électrique (45) réduit une interruption de la force de traction, lors d'un processus de changement de la démultiplication de la boîte, en communiquant un couple à l'arbre de sortie.

Description

La présente invention concerne une boîte de vitesses, en particulier pour
des véhicules à moteur appelés simplement véhicules dans ce qui suit, par exemple une boite de vitesse à engrenages qui comprend au moins deux arbres, par exemple un arbre d'entraînement, un arbre de sortie et éventuellement un arbre intermédiaire, une série de paires d'engrenages qui comprennent des engrenages, par exemple des engrenages fous, qui peuvent être reliés de façon fixe en rotation à un premier arbre au moyen d'accouplements, et des engrenages, par exemple des engrenages de vitesses de la boite, agencés de façon
fixe en rotation sur un arbre.
De telles boites sont connues classiquement dans des véhicules. Elles souffrent de l'inconvénient de ne pas pouvoir être commutées sous charge, c'est-à-dire qu'il existe toujours une interruption de la force de traction lors d'un processus de commutation destiné à
modifier le rapport de démultiplication de la boîte.
En outre, l'encombrement axial disponible pour le trajet d'entraînement est limité, en particulier dans des véhicules dans lesquels les moteurs à combustion sont montés transversalement à la direction de déplacement, de sorte que l'intégration de machines électriques montées dans le trajet d'entraînement et prévues pour intervenir comme démarreur du moteur à combustion, comme générateur destiné à engendrer de l'énergie électrique à partir de l'énergie cinétique et/ou comme source additionnelle d'entraînement n'est possible que dans des conditions difficiles. Mais l'utilisation de telles machines électriques, à buts d'application nombreux, est précisément souhaitée dans
les concepts modernes d'entraînement.
C'est donc le but de l'invention que d'améliorer une.boîte de vitesses du type mentionné dans l"introduction d'une manière telle qu'une machine électrique, qui intervient par exemple comme démarreur du moteur à combustion, comme générateur de courant et/ou comme variante de source, ou comme source additionnelle, d'entraînement peut être intégrée dans la boite, en n'exigeant qu'un encombrement optimisé, et d'une manière telle que la boîte ne provoque aucune interruption de la force de traction ou au moins ne provoque qu'une interruption réduite de cette dernière pendant le processus de commutation entre deux
rapports de démultiplication.
La présente invention peut atteindre ces buts
grâce de nombreux aspects qui seront exposés ci-
dessous, ainsi que des modalités avantageuses de chacun d'eux, tandis que les avantages de certaines modalités ou de certaines combinaisons seront ensuite
exposés de façon plus détaillée.
Selon un premier aspect de l'invention, ce but est atteint par une boîte de vitesses, par exemple une boîte de vitesses à engrenages, caractérisée en ce qu'elle comprend: au moins deux arbres, par exemple un arbre d'entrée de boîte qui peut être entraîné par un moteur à combustion au moyen d'un vilebrequin, un arbre de sortie de boîte de vitesses, et éventuellement un arbre intermédiaire, une série de paires d'engrenages, la machine électrique comprenant au moins un rotor et un stator et qui peut être mise en service au moyen d'un accouplement d'au moins l'un
des arbres.
On peut prévoir que la machine électrique peut être commutée entre les au moins deux arbres, et/ou qu'elle peut être reliée au moyen d'un accouplement à l'arbre de sortie de la boite, et/ou qu'elle peut être reliée au moyen d'un accouplement à l'arbre d'entraînement de la boîte et/ou qu'elle peut réduire une interruption de la force de traction, lors d'un processus de changement de la démultiplication de la boite, en communiquant un
couple à l'arbre de sortie.
On peut en outre prévoir que l'arbre d'entrée de boîte peut être relié à l'arbre de vilebrequin du moteur à combustion, et/ou que la machine électrique peut intervenir sur l'arbre d'entraînement de la boîte au moyen d'un accouplement, le moteur à combustion pouvant ainsi par exemple être
démarré au moyen de la machine électrique.
De façon avantageuse, au moins une partie de la boite peut être entraînée au moyen de la machine électrique et/ou une énergie mécanique peut être convertie en énergie électrique, au moyen de la machine électrique dont le rotor est entraîné à rotation par une partie de boîte, et être accumulée dans un accumulateur, et/ou l'arbre d'entraînement de la boite peut être relié à l'arbre du vilebrequin du moteur à combustion
au moyen d'un accouplement commutable.
Un axe de rotation du rotor de la machine électrique peut être agencé de façon coaxiale par rapport à l'arbre d'entraînement de la boîte ou à
l'arbre de sortie de la boîte.
Un arbre de rotor de la machine électrique peut être agencé en parallèle à l'arbre d'entrée de boite
ou à l'arbre de sortie de boîte.
Selon un deuxième aspect, l'invention réalise une boite de vitesses, par exemple une boite de vitesse à engrenages, qui comprend: au moins deux arbres, par exemple un arbre d'entraînement, un arbre de sortie et éventuellement un arbre intermédiaire, une série de paires d'engrenages, des engrenages, par exemple des engrenages fous, qui peuvent être reliés de façon fixe en rotation à un premier arbre au moyen d'accouplements et des engrenages, par exemple des engrenages de vitesses de la boîte agencés de façon fixe en rotation avec un deuxième arbre, et éventuellement un accouplement de démarrage commutable agencé sur le côté de l'entrée, et qui est caractérisée en ce que au moins un accouplement de changement du rapport de démultiplication de la boîte peut être manoeuvré de façon automatisée au moyen d'au moins une unité de manoeuvre. L'accouplement destiné à relier au moins une roue folle à un arbre peut être un accouplement à
engagement par friction.
L'accouplement destiné à relier au moins une roue folle à un arbre peut comporter un dispositif de
synchronisation intercalé.
L'accouplement de démarrage peut être un accouplement à engagement par friction, ou l'accouplement de démarrage peut être un
accouplement hydrodynamique.
L'accouplement de démarrage peut être agencé dans
une zone d'espace d'une cloche d'accouplement.
Au moins l'accouplement de démarrage et/ou un autre accouplement peuvent être des accouplements à
friction par voie sèche.
L'accouplement de démarrage peut être agencé à
l'intérieur du carter de boite.
L'accouplement de démarrage peut être un convertisseur de couple hydrodynamique avec ou sans
accouplement de contournement de convertisseur.
L'unité de manoeuvre, par exemple un actionneur, destiné à manoeuvrer au moins le dispositif d'accouplement et/ou un autre accouplement, peut être un actionneur manoeuvré par fluide de pression qui comporte une alimentation de fluide sous pression et au moins une vanne qui commande l'amenée du fluide sous pression respectivement à un cylindre asservi
agencé sur les accouplements.
L'actionneur de manoeuvre destiné à manoeuvrer au moins l'accouplement de démarrage et/ou d'un autre accouplement, peut être un actionneur entraîné électriquement, éventuellement pourvu d'une boîte de démultiplication ou de surmultiplication montée en
aval d'un moteur électrique ou d'un électroaimant.
L'actionneur de manoeuvre destiné à manoeuvrer des accouplements de changement de vitesse peut être un accouplement manoeuvré par fluide sous pression qui comporte une alimentation en milieu sous pression et au moins une vanne, qui commande l'amenée du fluide sous pression respectivement à un cylindre asservi aux accouplements. L'actionneur de manoeuvre destiné à manoeuvrer au moins un accouplement peut être un actionneur entraîné électriquement, éventuellement pourvu d'une boîte de démultiplication ou de surmultiplication montée en
aval d'un moteur électrique ou d'un électroaimant.
La boîte peut comporter une machine électrique qui sert de démarreur du moteur à combustion d'un véhicule et/ou de générateur pour engendrer une énergie électrique à partir d'une énergie cinétique et pour renvoyer ou recycler celle-ci dans un
accumulateur.
On peut prévoir que la machine électrique peut être entraînée par l'intermédiaire d'une roue de vitesse de la boîte ou entraîne cette roue et/ou que qu'elle peut être entraînée par l'intermédiaire d'un volant du moteur à combustion ou entraîne ce volant, et/ou qu'elle peut être entraînée par l'intermédiaire d'un arbre d'entraînement de la boîte ou entraîne cet arbre. La machine électrique peut comporter un stator et un rotor qui sont agencés de façon coaxiale à l'arbre d'entrée de boîte, le rotor pouvant être relié de façon fixe à rotation à un volant ou à un élément
relié à l'arbre d'entrée de boîte.
La machine électrique peut être activée pendant un processus de commutation - en parcourant au moins les étapes suivantes dans l'ordre mentionné ici: dégagement de l'accouplement de démarrage, dégagement d'une vitesse actuelle, enclenchement d'une vitesse suivante, enclenchement de l'accouplement de démarrage - lorsque le couple transmis par le moteur à combustion à l'accouplement de démarrage n'est pas totalement transmis à l'arbre d'entraînement de la boîte. Le couple du moteur à combustion qui diminue lors de l'ouverture de l'accouplement de démarrage peut être au moins temporairement compensé par une contribution croissante du couple de la machine
électrique pendant le processus de commutation.
La contribution du couple de la machine électrique peut être amenée, après ouverture totale de l'embrayage d'accouplement, d'un couple existant à un couple nécessaire dans un rapport de démultiplication
nouvellement sélectionné.
Le couple contribué par la machine électrique peut être maintenu, lorsque l'accouplement de démarrage est ouvert, pendant tout le processus de commutation entre les couples nécessaires pour les
deux rapports de démultiplication.
Le couple contribué par la machine électrique lorsque l'accouplement de démarrage est ouvert peut être, au moins dans une plage partielle du processus de commutation, inférieur au couple minimal nécessaire pour le rapport de démultiplication pour lequel le
couple nécessaire est plus petit.
La vitesse de rotation de la machine électrique peut être maintenue constante pendant le processus de commutation. Selon un troisième aspect, l'invention réalise une boite de vitesses, par exemple une boite à changement de vitesse à engrenages, qui comprend au moins deux arbres, par exemple un arbre d'entraînement et un arbre de sortie et éventuellement un arbre intermédiaire, une série de paires d'engrenages et une machine électrique, caractérisée par au moins une particularité exposée dans les
documents de la présente demande.
Selon un quatrième aspect, l'invention réalise une boîte de vitesses, par exemple une boîte à changement de vitesse à engrenages qui comprend au moins deux arbres, par exemple un arbre d'entraînement et un arbre de sortie et éventuellement un arbre intermédiaire, une série de paires d'engrenages et une machine électrique, caractérisée par le fonctionnement et la configuration
particuliers des documents de la présente demande.
On va maintenant expliciter un certain nombre d'avantages de modalités de l'invention ou de leurs combinaisons. Le rotor peut être agencé directement autour de l'un des arbres, l'arbre d'entraînement ou l'arbre de sortie de la boîte, un accouplement intervenant entre le rotor et l'arbre, et le deuxième arbre peut également être accouplé au moyen d'un accouplement à la machine électrique. La machine électrique peut en outre être orientée parallèlement à l'un des deux arbres à l'aide de l'arbre du rotor, l'arbre du rotor pouvant être entraîné par l'un des arbres ou entraîner celui-ci, par exemple par l'intermédiaire d'une roue de l'une des vitesses de la boîte ou d'un engrenage prévu séparément à cet effet. On peut aussi prévoir avantageusement des entraînements par l'intermédiaire de courroies et de chaînes, qui peuvent en outre prédéfinir une démultiplication qui est variable automatiquement, par exemple par l'intermédiaire d'une
boîte à moyen d'enroulement, réglable en continu.
L'accouplement de la machine électrique peut également s'effectuer par l'intermédiaire d'un volant, en
particulier un volant du moteur à combustion.
Une boite conforme à l'invention peut en principe être une boite de changement de vitesses à engrenages qui comporte au moins deux arbres, par exemple un arbre d'entrée de boîte et un arbre de sortie de boîte et éventuellement un arbre intermédiaire et elle peut comporter de nombreuses paires d'engrenages parmi lesquelles des premiers engrenages peuvent être reliés comme roues folles des paires respectives d'engrenages à un premier arbre au moyen d'accouplements ou de manchons coulissants et des deuxièmes engrenages sont reliés de façon fixe à un deuxième arbre, au moins l'un des accouplements ou des manchons coulissants pouvant être manoeuvré de façon automatisée, pour modifier la démultiplication, au moyen d'un actionneur, par exemple un moteur électrique, un électroaimant ou un dispositif hydraulique ou pneumatique. Un tel accouplement peut être un accouplement à engagement par friction ou à engagement positif et peut comme aussi lors de l'utilisation de manchons coulissants en tant que liaisons susceptibles
d'être accouplées entre un arbre et une roue folle -
comporter des dispositifs correspondants de synchronisation. Il peut en outre être avantageux pour une telle bo'ite conforme à l'invention de configurer la machine électrique pour qu'elle puisse être commutée entre les au moins deux arbres, par exemple l'arbre d'entrée de boîte et l'arbre de sortie de boite. Selon un autre exemple de réalisation, il est possible de prévoir que seul un arbre peut être relié à la machine électrique, c'est-à-dire que l'arbre de sortie de la boite, ou l'arbre d'entraînement de la boîte, peut être relié à la machine électrique par l'intermédiaire d'un accouplement qui peut lui aussi être manoeuvré de façon automatisée par un actionneur de la manière décrite précédemment. Pour atteindre aussi le but de l'invention, la machine électrique peut en outre être mise en oeuvre d'une manière telle qu'une interruption de la force de traction est réduite en communiquant à l'arbre de sortie un couple engendré par la machine électrique, lors d'un processus de commutation destiné à modifier la démultiplication de la boite, d'un rapport de démultiplication au suivant. A cet effet, la machine électrique peut être mise en oeuvre pendant un processus de commutation qui comprend par exemple les étapes consistant, dans l'ordre mentionné ici, à: dégager l'accouplement de démarrage, dégager une vitesse actuelle, enclencher une vitesse suivante, enclencher l'accouplement de démarrage: l'activation de la machine électrique est effectuée lorsque le couple transmis par le moteur à combustion à l'accouplement de démarrage n'est plus totalement
transmis à l'arbre d'entraînement de la boite, c'est-
à-dire lorsque l'accouplement commence à glisser. Le couple qui est transmis par l'accouplement de démarrage en cours d'ouverture et qui diminue peut, au moins partiellement, être compensé par une contribution croissante de couple de la machine électrique. Comme les intervalles de temps correspondants pendant une commutation sont très brefs, il peut être avantageux que la puissance nominale de la machine électrique soit d'une ampleur inférieure, en charge de longue durée, au couple maximal qui doit être compensé lors d'un processus de communication et que la machine soit surchargée thermiquement, par exemple au plus à 300% de la puissance nominale, dans ce bref intervalle de temps, ce qui permet de minimiser les dimensions de la machine électrique. L'étalement du couple de la machine électrique est alors commandé de façon avantageuse d'une manière telle que le couple appliqué à l'arbre de sortie de la boite est approché du couple nécessaire pour le nouveau rapport de démultiplication, à partir du couple nécessaire pour la vitesse enclenchée, d'une manière homogène, par exemple à peu près linéaire et/ou constante. Mais il peut également être avantageux, en particulier pour des machines électrique de très petites dimensions, de configurer le couple d'appoint fourni par la machine électrique d'une manière telle que le couple mis à disposition pendant l'interruption de la force de traction est moindre que le plus petit des deux couples nécessaires à l'instant de la commutation pour les deux vitesses de boîte, par exemple entre 100% et 30%, et soit de préférence compris entre 100% et 50% du couple nécessaire pour le rapport de démultiplication dans lequel le couple nécessaire est
plus petit.
Il est en outre avantageux que l'arbre d'entrée de boite puisse être relié à l'arbre de vilebrequin du moteur à combustion, par exemple au moyen d'un accouplement de démarrage qui peut être commandé à l'aide d'un actionneur ou à la main et qui peut être un accouplement à voie sèche ou un accouplement à lamelles ou un accouplement hydrodynamique, par ex'emple un convertisseur hydrodynamique ou un l1 accouplement de FOôttinger, éventuellement pourvu d'un
accouplement de contournement du convertisseur.
Il peut également être avantageux que l'accouplement de démarrage soit agencé sur un volant divisé. L'accouplement de démarrage peut selon une modalité avantageuse être monté dans la cloche d'accouplement entre le moteur à combustion et la boite ou à l'intérieur de la boite. L'accouplement qui relie la machine électrique à l'arbre d'entraînement peut également être constitué sous forme d'accouplement double avec l'accouplement de démarrage, et être agencé dans la cloche d'accouplement ou dans la boîte. Dans certains cas d'application particuliers, il peut également être avantageux d'agencer la machine électrique sur l'accouplement qui accouple l'arbre, en dehors de la
boîte, et d'omettre un accouplement de démarrage.
La commutation des divers accouplements, par exemple l'accouplement de démarrage, des accouplements pour des roues folles ainsi que des accouplements destinés à accoupler la machine électrique à l'arbre d'entraînement ou à l'arbre de sortie, est effectuée, comme déjà mentionné à l'aide d'actionneurs. Un actionneur peut ici en principe actionner par une configuration appropriée tous les accouplements ou au moins plusieurs d'entre eux, en particulier deux accouplements. Un tel actionnement multiple est d'une part possible, par exemple en utilisant un actionneur qui peut manoeuvrer au moyen d'une vanne pilote le dispositif hydraulique ou pneumatique correspondant qui se compose d'au moins un maitre cylindre, un cylindre asservi, et d'un dispositif d'amenée de pression et du système correspondant de conduites qui relie les composants. Un tel actionnement multiple est d'aut.re part possible, en utilisant un moteur électrique qui peut actionner plusieurs accouplements
à l'aide des tiges correspondantes.
Il est particulièrement avantageux de réunir des accouplements qui sont manoeuvrés dans le même axe et de préférence dans des directions différentes ou sur des trajets de dégagement de longueurs différentes, par exemple des accouplements doubles ou des accouplements ou manchons coulissants qui commutent des roues folles d'un arbre. Il peut par exemple être particulièrement avantageux d'utiliser un actionneur pour commuter les accouplements et d'utiliser un deuxième actionneur pour sélectionner le rapport de démultiplication qui doit être commuté à l'aide de l'accouplement ou du manchon coulissant correspondant - de la manière connue pour des boîtes de vitesse à rapports multiples qui fonctionnent selon le principe de commutation en H, de façon classique, manuelle ou automatique, par exemple au moyen de deux moteurs électriques. Des actionneurs, en particulier des moteurs électriques ou des électroaimants, peuvent être équipés d'une boîte de démultiplication ou de surmultiplication qui est montée en aval de ceux-ci,
afin de prévoir un tracé optimisé de commutation.
La machine électrique agencée sur l'arbre d'entraînement de la boîte peut directement démarrer le moteur à combustion lorsqu'un accouplement est enclenché entre l'arbre d'entraînement et la machine électrique, mais il peut être avantageux de prévoir un accouplement de démarrage au moyen duquel un démarrage par impulsions peut être effectué en accélérant en premier lieu par la machine électrique un volant prévu sur le vilebrequin et en démarrant le moteur à combustion par l'effet de ce volant grâce à l'énergie cinétique qui a été accumulée de façon correspondante, avec ou sans appoint simultané de la machine électrique. Lorsque la machine électrique est reliée à l'arbre d'entraînement en pouvant y être accouplée, une liaison à l'arbre d'entraînement peut être réalisée par l'intermédiaire d'une liaison correspondante, par exemple par une paire d'engrenages d'un rapport de démultiplication, et le moteur à combustion peut ainsi être démarré lorsque l'accouplement de démarrage est enclenché et en mettant en oeuvre comme roue folle du moteur à
combustion l'engrenage situé sur le côté de sortie.
La machine électrique peut en outre entraîner en tant que source d'entraînement une partie de la boîte, c'est-à-dire au moins un rapport de vitesse, par exemple le premier rapport de démultiplication ou première vitesse, ou la marche arrière. La liaison qui peut être accouplée entre l'arbre d'entraînement et l'arbre de sortie peut alors être constituée directement par la paire d'engrenages, et l'engrenage agencé sur l'arbre, qui réalise la liaison avec la machine électrique peut être une roue folle qui peut être liée à l'arbre par l'intermédiaire d'un accouplement. Une autre fonction de la machine électrique, dont le rotor peut être entraîné à rotation par une partie de boîte, par exemple une paire d'engrenages d'un rapport de démultiplication, peut être la conversion d'une énergie mécanique ou cinétique en énergie électrique, l'énergie électrique pouvant être accumulée dans un accumulateur, par exemple une batterie à courant élevé. L'énergie cinétique peut alors être obtenue à partir du moteur à combustion, par exemple pendant la marche du véhicule ou à l'arrêt lorsque la position neutre de la boîte est enclenchée, puisqu'un flux de force est commuté librement du moteur à combustion à la machine électrique par l'intermédiaire des commutations des accouplements existants, par exemple en enclenchant l'accouplement de démarrage et l'accouplement qui relie la machine électrique à l'arbre d'entraînement ou à l'arbre de sortie. Une autre fonction est le recyclage d'énergie cinétique pendant des processus de ralentissement du véhicule (récupération). Il est possible d'amener à la machine électrique, pour la convertir en énergie électrique et l'accumuler, l'énergie qui est sinon dissipée aux freins sous forme d'énergie thermique ou qui s'oppose au couple de glissement du moteur en établissant un flux de force entre la machine électrique et l'arbre de sortie de boîte, par exemple en fermant l'accouplement entre l'arbre de sortie et la machine électrique lorsque la machine est agencée sur l'arbre de sortie, ou à l'aide d'une paire d'engrenages entre l'arbre de sortie et l'arbre d'entraînement lorsque la machine électrique est agencée sur l'arbre d'entrée de boîte; à cet effet, l'agencement doit être tel qu'une roue folle est disposée de façon correspondante et reliée de façon fixe à rotation au moyen d'un accouplement ou d'un manchon coulissant, à l'arbre correspondant - arbre de sortie ou arbre d'entraînement - et que la machine électrique est en liaison fonctionnelle de façon fixe en rotation, par exemple au moyen d'un autre engrenage monté sur l'arbre de rotor de la machine électrique, avec l'engrenage de la paire d'engrenages déjà mentionnée qui est agencé sur l'arbre d'entraînement, et que cette machine électrique peut à volonté être désaccouplée de l'arbre d'entraînement au moyen d'un autre accouplement. Il peut être avantageux d'accoupler ou de désaccoupler le moteur à combustion, au moyen de l'accouplement de démarrage, selon l'effet
de freinage nécessaire.
La machine électrique peut en outre être utilisée, soit comme source d'entraînement unique, soit comme source d'entraînement d'appoint pour le moteur à combustion (fonction de booster selon le terme anglo- saxon), l'accouplement de démarrage pouvant être enclenché ou être dégagé ou fonctionner à glissement selon le mode de fonctionnement souhaité. La machine électrique peut être intégrée dans la boite d'une manière telle que l'axe de rotation du rotor de la machine électrique est agencé de façon coaxiale par rapport à l'arbre d'entrée de boite ou à l'arbre de sortie de boîte, ou d'une manière telle que l'arbre de rotor de la machine électrique est agencé parallèlement à l'arbre d'entrée de boîte ou à l'arbre
de sortie de boîte.
Un exemple avantageux de la boite de vitesses selon l'invention peut être agencé dans le véhicule selon un agencement frontal transversal. Un autre exemple de réalisation peut prévoir avantageusement un agencement frontal longitudinal, étant entendu qu'il est possible aussi de prévoir d'autres structures
avantageuses du trajet d'entraînement.
Les actionneurs de manoeuvre peuvent consister avantageusement, dans différents exemples de réalisation, en moteurs électriques à déplacement de sortie rotatif d'un élément de sortie, en moteurs électriques à déplacement de sortie linéaire, par exemple un aimant linéaire, en actionneurs rotatifs hydrauliques (par exemple une pompe à engrenages, une pompe à cellules semi-rotatives, etc.), en actionneurs linéaires hydrauliques (par exemple des unités à piston et cylindre, etc.), en actionneurs rotatifs pneumatiques (pompes semi-rotatives à cellules, etc.), en actionneurs linéaires pneumatiques (pistons, etc.), en actionneurs piézo-électriques et en actionneurs thermomécaniques. Entre les moteurs et les éléments de manoeuvre, l'actionneur de manoeuvre peut comporter des boîtes de démultiplication, par exemple des boîtes mécaniques du type suivant: boîte mécanique à levier, à clavette, à came, broche, vis sans fin, pignon droit, ensemble planétaire, etc., boîte hydraulique, boîtes pneumatiques (maître cylindre/cylindre asservi) ou
boîtes classiques à fluide de pression.
Selon l'exemple respectif de réalisation, l'une des formes suivantes des trajets de transmission suivants peut être utilisée de façon avantageuse pour articuler l'élément commandé. Des trajets de transmission réglables ou à réglage automatique peuvent être employés, par exemple des trajets mécaniques comme un levier, un câble, des tringles, des coulisseaux, une clavette, une boite à came, etc., un trajet hydrostatique comme un ensemble maître cylindre - cylindre asservi avec ou sans alésage de décharge, un trajet hydrodynamique, un trajet pneumatique. Les actionneurs de manoeuvre destinés à manoeuvrer le changement de vitesses et à sélectionner la vitesse suivante peuvent également être réunis au moyen de boîtes intermédiaires. Il est par exemple possible de commuter un nombre de paires de vitesses supérieur à celui des actionneurs. Un exemple de cette possibilité consiste en une boîte à distributeur qui correspond auschéma en H ou un tambour de commutation qui commute à volonté quatre vitesses au moyen d'un actionneur. L'accouplement, par exemple un accouplement de démarrage ou d'autres accouplements, peut être réalisé sous forme d'accouplement classique, par compression ou par traction, qui est maintenu enclenché dans l'état non manoeuvré par une sollicitation élastique d'un accumulateur de force. L'accouplement peut en outré être un accouplement à force réduite, à réglage automatique, qui compense automatiquement par exemple l'usure des garnitures de friction. Selon un autre exemple de réalisation, l'accouplement peut également être un accouplement fermé par serrage qui doit, pour être enclenché, être manoeuvré au moyen d'un actionneur au moins partiellement ou selon une force partielle. Il est avantageux de prévoir dans le trajet d'entraînement entre l'accouplement de démarrage/de commutation et le moteur un amortisseur d'oscillations en torsion, par exemple à unité d'amortissement élastique. Cet amortisseur peut être intégré dans le
disque d'embrayage ou dans un volant à deux masses.
Les capteurs, par exemple les capteurs de vitesses, détectent les vitesses de rotation du moteur et de la boite, alors que la vitesse de rotation de sortie peut également être calculée à partir des vitesses de rotation des roues. Il peut en outre être approprié d'agencer un capteur de vitesse de rotation
sur l'arbre d'entrée.
Selon la présente invention, les éléments suivants peuvent en outre appartenir à une boite de vitesse d'un véhicule: unité de commande à microprocesseur à traitement de signaux, électronique, logique de commande, amplificateurs de signaux, systèmes de bus de données, etc., systèmes indicateurs, par exemple un avertisseur lumineux, un avertisseur sonore, un indicateur de vitesse enclenchée, etc., des éléments de service comme une tête de commutation, un commutateur, etc., des programmes à élément de sélection pour sélectionner: passage automatique ou manuel de vitesses, conduite hivernale, conduite sportive, identification du conducteur, etc., commande électronique de moteur à commande électronique d'amenée de carburant, par exemple du E-gaz, au moteur à combustion (par moteur électrique, par électronique, etc.), ensemble de capteurs de détection pour détecter la vitesse de rotation du moteur, la vitesse de rotation des roues, une identification d'une ouverture de porte, une identification d'une ouverture du capot de moteur, etc. une communication de signaux de données et de commande entre le dispositif de commande de boite et le dispositif de commande de moteur du moteur à combustion. Dans une boite de vitesse mentionnée ci-dessus, peut être intégrée une machine électrique, par exemple un démarreur, un générateur, un générateur d'éclairage, un démarreur-générateur, un ralentisseur/entraînement d'appoint. Il s'agit ici de façon avantageuse d'une machine électrique qui remplit les fonctions suivantes: démarrage du moteur à combustion et génération du courant électrique pour le réseau embarqué du véhicule, et qui intervient éventuellement comme frein électrique à recyclage d'énergie o l'énergie électrique en excès est renvoyée à l'entraînement. La machine électrique peut également intervenir en appoint pour la synchronisation de la boîte et peut également être utilisée de façon avantageuse afin de freiner l'arbre d'entrée de la boîte à une vitesse de rotation nulle lorsque le véhicule est à l'arrêt. De cette manière, des bagues de synchronisation peuvent être omises dans des exemples de réalisation individuels. Afin de lisser des retours de couple pendant des phases de commutation, la machine électrique peut de façon avantageuse être commandée de façon ciblée afin de
mettre un couple à disposition dans ces phases.
La machine électrique peut intervenir sur le côté moteur, c'est-à-dire sur le volant, par exemple le volant primaire ou secondaire d'un volant à deux masses. Selon un autre exemple de réalisation, il est avantageux que la machine électrique intervienne sur l'arbre d'entraînement de la boîte, celui-ci pouvant être agencé de façon coaxiale ou décalé axialement. La machine électrique peut entraîner le moteur à combustion ou l'arbre d'entraînement, soit directement, soit par l'intermédiaire d'une boite intermédiaire. La démultiplication de cette boîte intermédiaire peut être constante ou variable. Cette boîte peut être commutée entre plusieurs démultiplications constantes, ou la démultiplication peut être réglable en continu. Une démultiplication peut par exemple s'effectuer de façon commandée par
force centrifuge, ou au moyen d'un actionneur.
Le mouvement de rotation de la machine électrique peut être transmis au moteur ou à l'arbre d'entraînement de la boîte par les moyen de transmission suivants: - dentures (pignon droit, denture conique, etc.) entraînement à enroulement (à chaîne, à courroie trapézoïdale, à courroie dentée ou, en d'autres termes, crantée, etc.),
- boîte hydraulique (pompe/moteur, etc.).
Le processus de démarrage peut alors entre autres s'effectuer selon les deux manières suivantes: soit la machine électrique accélère directement le moteur à combustion, soit la machine électrique est en premier lieu entraînée seule et n'entraîne ensuite le moteur à combustion qu'à partir d'une vitesse de rotation assez élevée parce que, par exemple, un engrenage à friction a été fermé. Un tel démarrage de moteur s'effectue par l'intermédiaire de l'accouplement de démarrage, lorsque la machine électrique a déjà accéléré l'arbre
d'entrée de la boite.
Dans les boîtes de vitesses de l'invention, il est par exemple possible de commuter toute la puissance de la machine électrique sur le trajet de sortie ou sur l'arbre de sortie ou sur l'arbre d'entrée de la boîte. Dans d'autres conditions de fonctionnement de la boîte, il peut cependant être suffisant de commuter une partie de la puissance totale de la machine électrique sur l'arbre d'entrée
ou l'arbre de sortie.
La machine électrique peut être commutée entre l'arbre d'entrée de la boite et l'arbre de sortie de
la boite.
La machine électrique peut intervenir sur l'arbre d'entrée de la boite pour exercer les fonctions suivantes: démarrer le moteur d'entraînement, -\-engendrer de l'énergie électrique à partir de l"énergie cinétique du moteur ou de la boite, récupérer de l'énergie afin de réduire la vitesse de rotation à la machine électrique (modification de démultiplication pour la machine électrique entre l'arbre d'entrée et l'arbre de sortie), démarrer le véhicule en utilisant la machine électrique comme moteur d'entraînement, intervenir comme appoint au moyen de la machine électrique fonctionnant comme source additionnelle d'énergie en plus du moteur à
combustion du véhicule, faire reculer le véhicule.
La machine électrique peut être commutée sur l'arbre de sortie de la boite pour exercer les fonctions suivantes: compléter l'entraînement en cas d'interruption de la force de traction ou, en d'autres termes, compenser cette dernière lors d'un processus de changement de vitesse dans lequel l'accouplement de démarrage sur le côté d'entraînement est par exemple au moins temporairement ouvert, engendrer de l'énergie électrique à partir de l'énergie cinétique du moteur ou de la boîte, récupérer de l'énergie afin de réduire la vitesse de rotation de la machine électrique (modification de démultiplication pour la machine électrique entre l'arbre d'entrée et l'arbre de sortie), démarrer le véhicule en utilisant la machine électrique comme moteur d'entraînement, intervenir comme appoint au moyen de la machine électrique fonctionnant comme source additionnelle d'énergie en plus du moteur à combustion du véhicule, faire reculer
le véhicule.
Des variantes avantageuses de réalisation sont les suivantes: la machine électrique intervient sur un jeu de roues d'une vitesse; - la machine électrique intervient sur un engrenage sur l'arbre d'entrée, - la machine électrique intervient sur un engrenage sur l'arbre de sortie, - la machine électrique intervient sur le jeu de roues
de la marche arrière.
Les accouplements de commutation du jeu de roues avec la machine électrique peuvent être avantageusement constitués de la manière suivante: - accouplement en engagement positif ou par friction sur un engrenage sur l'arbre d'entrée, - accouplement en engagement positif ou par friction
sur un engrenage sur l'arbre de sortie.
Un accouplement à friction peut être utilisé comme accouplement de démarrage sur un engrenage sur
l'arbre d'entrée.
Les actionneurs peuvent de façon avantageuse, être constitués de la manière suivante: - actionnement électrique, actionnement par milieu de
friction, par exemple hydraulique ou pneumatique.
Une manoeuvre multiple d'un actionneur par des accouplements de commutation de l'ensemble des roues avec la machine électrique ou de tous les éléments de commutation (tambour de commutation, arbre central de commutation) peut être effectué de façon avantageuse. Une boite de vitesse entre machine électrique et de jeu de roues de vitesses d'une boîte est constituée avantageusement de la façon suivante: - directement (de façon coaxiale) - avec démultiplication/surmultiplication constante avec engrenage intermédiaire, - avec démultiplication/surmultiplication constante avec niveau à engrenages, - à boîte de vitesses réglable en continu,
- à boîte de vitesses commutable à plusieurs rapports.
Une évaluation concernant les démultiplications et le besoin de puissance de la machine électrique pour un véhicule indique comme exigence minimale une puissance nominale d'environ 2 à 20 kW, de préférence dans la plage de 10 kW dans le cas d'une capacité de
surcharge de courte durée de la machine électrique.
Lorsque le fonctionnement par moteur électrique doit pouvoir être comparé au fonctionnement par moteur à combustion et que par exemple le premier rapport de démultiplication doit pouvoir être remplacé par une démultiplication à commande électrique, il est approprié de prévoir une puissance minimale dans la
plage d'environ 35 kW.
Le concept de trajet d'entraînement d'une boite conforme à l'invention prévoit que la manoeuvre de l'accouplement de démarrage et de la boite de vitesses peut être effectuée de façon automatisée. Un dispositif de commande prend en charge la coordination ainsi que la régulation de la machine électrique. Le dispositif de commande communique avec d'autres dispositifs de commande du véhicule, par exemple par
l'intermédiaire d'un bus CAN.
La commande de la boite de vitesses peut être combinée avec d'autres commandes, par exemple la commande du moteur à combustion et le système de régulation du freinage, (par exemple par freinage électrique) pour récupérer l'énergie cinétique. Le mode de fonctionnement et la définition préalable de la vitesse de boîte peuvent provenir d'un dispositif de commande de niveau supérieur du trajet d'entraînement. Ce plan de poulies peut être complètement omis, ce qui permet de réduire la friction du moteur à combustion, en combinaison avec - une direction assistée par moteur électrique, - une pompe d'eau de refroidissement à moteur électrique,
- éventuellement d'autres ensembles électrifiés.
Machine électrique Celle-ci doit pouvoir intervenir aussi bien comme moteur que comme générateur et le couple doit - à l'intérieur de la limite de puissance - être réglable au moyen de la régulation de tension d'une manière aussi indépendante que possible de la vitesse de rotation du rotor, de façon que le point de fonctionnement souhaité dans le champ caractéristique (atténuation-champ d'excitatrice) puisse être réglé par l'intermédiaire d'une commande appropriée. Une possibilité de surcharge élevée de courte durée est également favorable car des puissances élevées ne sont nécessaires que brièvement dans les types de fonctionnement du démarrage ainsi que de complément en
cas d'interruption de la force de traction.
Lorsque la marche arrière de la boîte de vitesses doit être remplacée par un fonctionnement purement électrique, la machine électrique doit être adaptée aux deux sens de rotation et l'électronique de
puissance doit réaliser la commande appropriée.
Des types de machine électrique appropriés sont des types à excitation indépendante, par exemple une machine à réluctance, un moteur asynchrone, un moteur EC, une machine en dérivation en courant continu et éventuellement aussi des moteurs synchrones et des moteurs pas à pas. La commande de la machine
électrique devrait permettre le freinage d'urgence.
Les buts, particularités et avantages de la présente invention ressortiront davantage de la
description qui suit de la présente invention en se
référant aux dessins annexés dans lesquels: les Figures 1 à 19 représentent des modes de réalisation avantageux de la boite conforme à l'invention; Les Figures 20 à 35 représentent des modes de fonctionnement avantageux de la boîte de l'invention; La Figure 36 est un schéma fonctionnel de commutation d'accouplement; Les Figures 37 et 38 représentent des modes de réalisation avantageux de la boîte conforme à l'invention; Les Figures 39a à 4lb sont des schémas destinés à expliquer les couples et les vitesses de rotation qui
apparaissent lors d'un processus de commutation.
La Figure 1 représente schématiquement une boîte de vitesses 1 d'un véhicule, qui est agencée en aval d'une unité d'entraînement 2, par exemple un moteur ou moteur à combustion, et d'un accouplement 3 de démarrage ou à commutation, par exemple un accouplement à friction. La boîte de vitesses 1 comporte un arbre d'entrée 4, un arbre de transmission intermédiaire 5 et éventuellement un arbre de sortie additionnel 6, l'arbre de transmission intermédiaire étant identique à l'arbre de sortie dans l'exemple de réalisation de la Figure 1. Selon un autre exemple de réalisation de l'invention, il est avantageux de prévoir un arbre de sortie 6 en plus de l'arbre d'entrée 4 et de l'arbre de transmission intermédiaire 5. Entre le moteur 2 et la boite de vitesses 1 est agencé un volant 10, sur lequel est agencé l'accouplement à friction 3 à plateau de pression et couvercle d'accouplement. De même, au lieu du volant rigide 10, il est possible de prévoir un volant à deux masses, qui comporte deux masses de volant logées à rotation l'une par rapport à l'autre, qui peuvent tourner en opposition à des forces de rappel exercées, par exemple, par des accumulateurs d'énergie agencés
entre les deux masses des volants.
Entre le disque d'entraînement 3a de l'accouplement et l'arbre d'entrée 4 de la boite, est
agencé un amortisseur 11 d'oscillations de rotation.
Celui-ci comporte au moins deux composants lla, llb en forme de disques, logés à rotation l'un par rapport à l'autre, qui peuvent tourner en opposition à des forces de rappel exercées par des accumulateurs d'énergie 12 agencés entre les deux composants. Des garnitures de friction sont de préférence agencées radialement à l'extérieur sur le disque d'entraînement. Les arbres, par exemple l'arbre d'entrée, l'arbre de sortie et éventuellement l'arbre de transmission intermédiaire, sont logés à rotation au moyen de paliers à l'intérieur d'un carter de boîte de vitesses et sont de cette façon centrés en direction radiale et éventuellement logés en direction axiale. Ces paliers ne sont cependant pas représentés de façon explicite. L'arbre d'entrée 4 et l'arbre de sortie 5 sont agencés en étant orientés essentiellement en parallèle entre eux. Selon un autre exemple de réalisation, l'arbre de sortie peut également être agencé de manière coaxiale avec l'arbre d'entrée, celui-ci pouvant également être logé à l'intérieur du carter de la boite de vitesses et y être centré. L'accouplement de démarrage ou de commutation 3 est par exemple agencé selon un exemple avantageux de réalisation sous la forme d'un accouplement à friction à voie humide, par exemple à l'intérieur du carter de la boite de vitesses. Selon un autre exemple avantageux de réalisation, l'accouplement 3 est par exemple agencé sous la forme d'un accouplement à friction à sec, par exemple à l'intérieur d'une cloche d'accouplement entre le moteur 2 et la boite de
vitesses 1.
Les engrenages de vitesses 21, 22, 23, 24 et 25 pour les vitesses R ou marche arrière, I, II, III, IV et V sont agencés de façon fixe axialement et fixe en rotation avec l'arbre d'entrée 4 de la boite de vitesses 1 et ils s'engrènent, pour former les rapports de démultiplication correspondants de cette boite, avec les engrenages 31, 32, 33, 34 et 35 qui sont agencés comme engrenages fous sur l'arbre de sortie 6 et qui peuvent être reliés à l'arbre de sortie 6 de façon fixe en rotation au moyen des accouplements 40, 41, 42. Les engrenages 20, 30 sont agencés de façon fixe à rotation sur l'arbre d'entraînement 4 ou l'arbre de sortie 6 et peuvent être respectivement reliés de façon fixe à rotation à l'arbre correspondant au moyen de l'accouplement associé 100 ou 101. Les accouplements 100, 101 peuvent être réalisés sous forme d'accouplements à friction et permettre donc un certain glissement, de sorte qu'une synchronisation peut être omise. Sur l'engrenage 20 s'engrène un autre engrenage 26 destiné à l'inversion de direction, qui relie au moyen de l'accouplement , en pouvant en être désaccouplé, le rotor 29 à l'arbre d'entraînement 4 avec l'arbre de rotor 28, au moyen de l'engrenage 27 qui est relié de façon fixe à rotation à cet arbre 28 de rotor. Une liaison susceptible d'être désaccouplée de la machine électrique 45 à l'arbre de sortie 4 peut aussi être établie au moyen de l'accouplement 101 par l'intermédiaire de l'engrenage 30 qui s'engrène avec l'engrenage 20. Entre l'engrenage 25 et l'engrenage 35 est agencé l'engrenage intermédiaire 36 d'inversion de sens de rotation. La combinaison d'engrenages 25, 35, 36, appelée parfois paire d'engrenages par similitude avec les paires des autres vitesses, représente donc la combinaison de marche arrière R. La combinaison d'engrenages 20, 30 représente la combinaison de la vitesse I et constitue la liaison à la machine électrique 45. La combinaison d'engrenages 21, 31, représente la combinaison de la vitesse II, la combinaison d'engrenages 22, 32 représente la combinaison de la vitesse III, la combinaison d'engrenages 23, 33 représente la combinaison de la vitesse IV et la combinaison d'engrenages 24, 34 représente la combinaison de la vitesse V. On comprend qu'un autre agencement de paires ou combinaisons d'engrenages avec un agencement différent des rapports de démultiplication, l'agencement modifié de roues folles sur l'arbre d'entrée ou l'arbre de sortie peuvent également contenir des configurations
avantageuse et sont comprises dans l'invention.
La marche arrière R peut être reliée en engagement positif en rotation avec l'arbre de sortie 6 à partir d'une position neutre par un déplacement axial de l'accouplement 40 qui peut être réalisé sous forme de manchon coulissant. Il en est de même pour les -engrenages 31, 32 et 33, 34 qui peuvent être reliés en engagement positif avec l'arbre de sortie 6 par déplacement axial de l'accouplement respectif 41, 42. Seul un engrenage qui correspond à deux vitesses enclenchées au moyen d'un manchon coulissant, par exemple les vitesses II et III ou les vitesses IV et V, peut ici être relié à l'arbre 6 parce que les manchons coulissants 41, 42 établissent, par le déplacement axial dans l'une ou l'autre des directions axiales, une liaison en engagement positif entre l'arbre 6 et l'engrenage 31 et 33 ou 32 et 34, et que les manchons coulissants 41, 42 sont respectivement
agencés axialement entre deux engrenages.
Comme représenté à la Figure, la boite de vitesses 1 comporte trois sousensembles qui sont constitués chacun par deux paires ou combinaisons d'engrenages et un accouplement qui est par exemple un
manchon coulissant agencé entre eux.
Les accouplements 40, 41 et/ou 42 peuvent de façon avantageuse être constitués, selon d'autres exemple de réalisation, sous forme d'accouplements en engagement positif, par exemple des accouplements à griffes. De même, ils peuvent être réalisés sous forme d'accouplements à entraînement par friction, à surfaces de friction coniques ou circulaires plates à une ou plusieurs surfaces de friction, par exemple des accouplements à lamelles. Selon un autre exemple de réalisation, ils peuvent également consister en un dispositif de synchronisation à une ou plusieurs
bagues de synchronisation.
Comme on peut le voir, les combinaisons d'engrenages de la marche arrière constituent le premier sous-ensemble, les paires d'engrenages de la deuxième et de la troisième vitesses constituent le deuxième sous-ensemble et les paires d'engrenages de la quatrième et de la cinquième vitesse constituent le troisième sous-ensemble. La vitesse 1 est commutée en service au moyen des accouplements 100, 101, qui prennent aussi en charge la liaison de la machine
électrique avec l'arbre d'entrée 4 ou de sortie 6.
Les manchons coulissants 40, 41 et 42 de passage de la marche arrière R et des vitesses II à V de la boîte de vitesses 1 sont manoeuvrées par les unités de manoeuvre 60, 61, 62 par un déplacement axial par exemple, et le dispositif inclut entre les unités de manoeuvre 60, 61, 62 et les manchons coulissants 40, 41, 42 une liaison il, i2, i3, par exemple sous forme de tringles, ou d'une commande par câble ou commande Bowden, ou d'un axe de levier de commande de changement de vitesse. L'unité de manoeuvre peut prévoir un entraînement par élément moteur électrique, un entraînement électromagnétique et/ou un entraînement à manoeuvre par milieu de pression, par exemple une unité hydraulique. Les liaisons il, i2, i3, peuvent en outre contenir une boite à
démultiplication ou à surmultiplication.
Il est également possible, sans limiter la généralité de l'invention, de réaliser par exemple une
boîte à quatre vitesses et marche arrière, c'est-à-
dire à quatre vitesses avant, ou une boîte à six vitesses et marche arrière, c'est-à-dire à six
vitesses avant.
Un capteur 70 de vitesse de rotation est prévu pour détecter la vitesse de rotation de sortie de la boîte de vitesses, appelée en général vitesse de rotation de sortie de boîte ou vitesse de rotation de sortie dans ce qui suit, c'est-à-dire la vitesse de rotation de l'arbre 6. Il est également possible de prévoir un capteur additionnel 72 de vitesse de rotation pour détecter la vitesse de rotation d'entrée de la boîte de vitesses, c'est-à-dire la vitesse de rotation de l'arbre 4. Un capteur 71 de vitesse de rotation est prévu pour détecter la vitesse de
rotation du moteur.
Une autre particularité avantageuse de la boîte est que la machine électrique 45 dont le stator 90 peut être relié de façon fixe au carter de boîte entraîne l'arbre 4 en tant que démarreur du moteur à combustion 2, par l'intermédiaire d'un engrenage de la boîte, par exemple l'un des engrenages 20 à 24, tandis que l'accouplement 100 est ouvert et que l'accouplement 101 est fermé. La machine électrique 45 peut également intervenir comme générateur électrique, en particulier comme générateur d'éclairage, en étant alimenté en énergie cinétique par l'intermédiaire de l'arbre de sortie 6, lorsque les accouplements 100 et 101 sont fermés, par récupération et/ou lorsque le moteur à combustion 2 est désaccouplé. En variante, lorsque l'accouplement de démarrage 3 est fermé, la machine électrique 45 peut être alimentée en énergie cinétique selon un processus inverse du démarrage, c'est-à-dire qu'elle peut être entraînée. Ceci peut se produire aussi bien lorsque le véhicule est à l'arrêt et que l'accouplement 101 est ouvert ou lorsque le véhicule est en marche alors que l'accouplement 101 est fermé, l'accouplement 100 étant quant à lui constamment fermé. On comprend que la machine électrique 45 peut aussi, dans des modes de réalisation simplifiés, n'exercer que la fonction de
démarreur ou de générateur.
La machine électrique 45 est montée dans un renflement prévu dans le carter de boîte, radialement à l'extérieur des paires d'engrenages qui déterminent la démultiplication, et le stator 90 est relié de façon fixe au carter de boîte. Il peut également être avantageux d'assembler par bride la machine électrique à l'extérieur de la boîte 1 sur le carter de bolte au moyen d'un carter séparé et d'amener l'arbre 28 de rotor dans le carter et de le relier, en pouvant être désaccouplé, à l'arbre d'entrée de boîte ou à l'arbre de sortie de boîte par l'intermédiaire d'une liaison correspondante à engagement par force, par exemple une denture à engrenages et au moins un accouplement. IL peut en outre, entre autres pour des raisons d'utilisations efficace de l'espace de boite, être avantageux d'orienter la machine électrique de façon que le côté sortie de l'arbre de rotor soit dans la direction de l'arbre de vilebrequin ou dans la
direction opposée.
Il s'agit, en ce qui concerne la boite 1, d'une boîte à commutation de charge ou susceptible d'être commutée en charge. Le couplage de charge est effectué par le fait que la machine électrique 45 peut être reliée à l'arbre de sortie 6 au moyen d'accouplement 101. Lors d'un processus de commutation, la machine électrique 45 est démarrée lors du début d'un processus de désengagement de l'accouplement de démarrage 3, les accouplements 100, 101 étant enclenchés ou au moins transmettant par glissement un
couple à l'arbre de sortie 6.
Selon l'invention, les accouplements 3, 100, 101 sont alors automatiquement manoeuvrés au moyen des actionneurs 80, 81, 82 d'accouplement, les actionneurs , 81, 82 pouvant aussi être remplacés par un actionneur central. On peut aussi prévoir entre les actionneurs 80, 81, 82, et les accouplements 3, 100, 101, - de manière analogue au cas des actionneurs de commutation 60, 61, 62 - des tiges, des dispositifs hydrauliques ou pneumatiques, ainsi que des boîtes de démultiplication ou de surmultiplication et/ou de dérivation, de sorte qu'un actionneur d'accouplement, un actionneur de commutation et un actionneur de sélection peuvent être prévus dans un cas
particulièrement avantageux.
Pour commander la boîte 1 et ses fonctions, en particulier en liaison avec la machine électrique 45, la boîte 1 comprend en outre une unité de commande électronique 91 - qui n'est pas représentée de façon détaillée à microprocesseur pour commander électriquement la boîte, une détection de vitesse de rotation, une commande électronique du papillon des gaz ou de l'admission de moteur et un système électronique de commande de moteur pour le moteur à combustion, un élément manoeuvrable manuellement pour le choix de la vitesse, par exemple un levier, un commutateur ou similaire pour choisir la vitesse manuellement et/ou de manière automatisée, et un indicateur situé dans l'espace intérieur du véhicule pour indiquer la vitesse enclenchée. L'amenée de ces valeurs du véhicule s'effectue par l'intermédiaire d'une interface In par l'intermédiaire d'entrées
individuelles de signaux.
Pour un processus de démarrage, une vitesse basse
I ou II ou R est enclenchée dans la boîte de vitesses.
L'accouplement de démarrage 3 se ferme sous l'effet de la manoeuvre de l'actionneur 80 de manoeuvre tandis que le moteur 2 augmente son couplesous l'effet de la manoeuvre de la pédale d'accélérateur, afin d'accélérer le véhicule. Le processus de démarrage est
terminé lorsque l'accouplement de démarrage 3 adhère.
Le couple moteur est alors transmis à l'arbre de sortie 6 par l'intermédiaire de l'accouplement fermé 3
et de la vitesse enclenchée.
Dans tous les cas, le processus de commutation est introduit par le souhait de commutation exprimé
par le conducteur ou par la commande automatique.
Les accouplements 3, 100, 101 peuvent être constitués de façon avantageuse sous la forme de l'un des accouplements suivants, sans que cette liste n'épuise les possibilités d'application: - accouplement par voie humide accouplement par voie sèche - accouplement à disques - accouplement conique, à surface(s) conique(s) de friction - accouplement à une surface de friction - accouplement à deux surfaces de friction - accouplement à plusieurs surfaces de friction (par
exemple un accouplement à lamelles).
Les accouplements ou manchons coulissants 40, 41, 42 destinés à relier les roues folles 31, 32, 33, 34, 35 à l'arbre 6 peuvent avantageusement être constituées de la manière suivante: - accouplement en engagement positif, à griffes par
exemple,
- accouplement à friction.
Afin d'optimiser le rendement de la boite, il est particulièrement avantageux que les accouplements 40, 41, 42 ou les manchons coulissants destinés à relier l'arbre 6 et une roue folle 31, 32, 33, 34 soient maintenus fermés sensiblement sans consommation d'énergie extérieure additionnelle. Des accouplements en engagement positif peuvent être utilisés à cet effet. Afin de pouvoir maintenir fermé sans apport d'énergie un accouplement à engagement par friction, des éléments accumulateurs de force ou d'énergie, par exemple des ressorts qui appliquent l'une contre l'autre des surfaces de friction, peuvent avantageusement être prévus. Il est possible d'utiliser aussi des boites de vitesses à clavettes ou
des accouplements à friction sollicités élastiquement.
La denture de l'engagement positif peut être réalisée de diverses façons dans des accouplements en engagement positif, par exemple de façon lisse avec arrondi, à griffe convexe, à griffe de Berliet, ou à
griffe à déflecteur.
Il peut être avantageux d'équiper la vitesse I et/ou la marche arrière R d'une synchronisation à bagues de synchronisation. Selon un autre exemple de réalisation, il peut être approprié d'équiper qu'au moins des vitesses individuelles soient équipées d'une
synchronisation à bagues de synchronisation.
Les roues folles 30 à 35 et les accouplements 40 à 42 peuvent être agencés de façons différentes dans le cas de boîtes à arbre intermédiaire. La roue folle de chacune des vitesses peut être agencée soit sur l'arbre d'entrée, soit sur l'arbre intermédiaire. De façon correspondante, l'accouplement à commutation de charge peut aussi être agencé sur l'un ou l'autre des
deux arbres, dans des exemples différents.
La Figure 2 représente une boite la, identique à l'exemple de réalisation de la boite 1 de la Figure 1, dans laquelle les accouplements 100, 101 peuvent être commandés par un actionneur unique 181. L'actionneur 181 et la boîte de dérivation i montée en aval peuvent ici être configurés avantageusement d'une manière telle que les deux accouplements 100, 101 peuvent être dégagés ou enclenchés l'un après l'autre ou
indépendamment l'un de l'autre.
Dans le cas d'un actionneur qui enclenche l'un après l'autre les accouplements 100, 101 en débutant par l'accouplement 100, et qui les dégage selon la séquence opposée, la machine électrique 145 peut démarrer le moteur à combustion 102, soit directement, soit par un démarrage par impulsions lorsque l'accouplement 100 est enclenché et que l'accouplement 101 est dégagé, par le fait que le volant 110 est d'abord accéléré par la machine électrique 145 et que l'accouplement de démarrage 103 est ensuite enclenché et que le moteur à combustion 102 est mis en rotation par l'effet de l'énergie cinétique du volant 110 et
est démarré.
Lorsque les deux accouplements 100, 101 sont enclenchés, la boîte la est bloquée. Cette fonction
peut être utilisée comme blocage de garage.
A la Figure 3 est représentée une boîte 201 conforme à l'invention, qui est analogue aux modes de réalisation des Figures 1 et 2 en étant simplement modifiée en ce que l'accouplement 200 de liaison de la machine électrique 245 à l'arbre d'entraînement 204 est monté dans la cloche d'accouplement qui est limitée par le carter 207 de boîte et qui est conformée à partir de celui-ci, et que l'accouplement peut donc être réalisé sous forme d'accouplement par voie sèche. L'accouplement 200 peut alors comporter un dispositif d'amortissement 200a, par exemple sous forme de disque d'accouplement pourvu de garnitures montées radialement à l'extérieur pour un engagement à friction avec un plateau de friction et d'appui qui est relié en engagement à rotation à l'arbre de vilebrequin 202a du moteur à combustion 202; de cette manière, le flux de force est amené à l'engrenage 220, qui constitue la liaison en engagement à force à la machine électrique 245, par l'intermédiaire d'un moyeu agencé en engagement à rotation sur le manchon 200b, lorsque l'accouplement 200 est enclenché: ce flux de force part du vilebrequin 202a, et passe par les garnitures de friction, la partie d'entrée et la partie de sortie du dispositif d'amortissement 200a qui peut tourner de façon relativement limitée par rapport à cette partie d'entrée en opposition à l'effet d'accumulateurs d'énergie qui interviennent en direction périphérique, en prévoyant éventuellement un dispositif de friction intercalé; une étanchéité est prévue pour le manchon 200b par rapport à l'arbre d'entraînement 204 de boîte et par rapport au carter
207 de boîte.
Dans la boîte représentée 201, l'arbre d'entrée de boîte est relié de façon fixe au volant 210 en intercalant un dispositif d'amortissement 211, la liaison pouvant cependant aussi, pour des raisons de montage, être en engagement à rotation mais à
enfichage axial.
Le volant peut aussi être réalisé ici sous forme de volant divisé, en prévoyant que le volant se compose de deux masses qui peuvent tourner l'une par rapport à l'autre, soit de façon limitée, soit de façon illimitée en utilisant un accouplement à glissement, en intercalant les amortisseurs, par exemple des ressorts à arc, et que les deux masses peuvent être agencées sur l'arbre de vilebrequin ou sur l'arbre d'entrée de boite et former respectivement une denture fixe à rotation avec l'arbre complémentaire. Il peut en outre être avantageux de prévoir un accouplement de démarrage et de réunir l'accouplement 200 et l'accouplement de démarrage 203 pour former un accouplement double et de manoeuvrer les deux accouplements 200, 203, au moyen d'un actionneur 280 qui ne manoeuvre dans le cas contraire que l'accouplement 200 et qui peut comporter une boîte
intermédiaire i.
Dans l'exemple de réalisation représenté à la Figure 3, lorsque l'accouplement 200 est enclenché et que l'accouplement 101 est ouvert, le moteur à combustion 202 est démarré dans la position neutre de la boite 201, c'est-à-dire que les manchons coulissants 240, 241, 242 sont dans la position neutre et n'établissent aucune liaison entre l'arbre de sortie 206 et l'arbre d'entraînement 204 car ce dernier est entraîné à rotation lors du processus de démarrage parce que l'accouplement de démarrage n'est
pas enclenché.
Le fonctionnement de la machine électrique 245 en tant que générateur s'effectue selon le même mode de fonctionnement que le démarrage du moteur à combustion
202 avec inversion de couple.
Dans l'état de récupération, l'accouplement 101
est enclenché et l'accouplement 200 est dégagé.
La source d'entrainement est déterminée par l'accouplement 200 lorsque l'accouplement 101 est ouvert. Lorsque l'accouplement 200 est ouvert, il est possible de déplacer le véhicule sous l'effet de la seule machine électrique, tandis que, lorsque l'accouplement 200 est enclenché, la machine électrique 245 peut fonctionner en marche à vide, comme générateur ou comme source d'entraînement additionnelle - comme entraînement d'appoint ou
booster selon le terme anglo-saxon.
Pendant les processus de commutation entre les vitesses II à IV, pendant que le couple du moteur à combustion 202 est abaissé sous l'effet d'une réduction de la vitesse de rotation, la machine électrique peut transmettre un couple à l'arbre de sortie 206, par l'intermédiaire de la vitesse I, lorsque l'accouplement 101 est fermé et que l'accouplement 200 est ouvert, et la machine électrique peut donc compenser au moins partiellement le couple du moteur à combustion 202 qui diminue, la vitesse enclenchée étant désaccouplée pendant le processus de commutation et la nouvelle vitesse à enclencher étant enclenchée lorsqu'il existe une vitesse de rotation synchrone et une absence de couple entre les unités qui forment l'engagement positif, en formant un engagement positif de l'une des roues folles 231, 232, 233, 234 avec l'arbre de sortie 206 au moyen de l'un des manchons coulissants 240, 241, 242. L'établissement de la vitesse de rotation synchrone s'effectue ici au moyen de la régulation de vitesse de rotation du moteur à combustion 202, au moyen de la commande de la machine électrique 245 ou par une commande des deux ensembles. Des valeurs d'entrée destinées à une commande correspondante des ensembles peuvent être ici au moins les vitesses de rotation de l'arbre de sortie 206 et de l'arbre de vilebrequin 202a, qui peuvent être déterminées par l'intermédiaire de capteurs correspondants, par
exemple les capteurs 270, 271 de vitesse de rotation.
* La Figure 4 représente un exemple de réalisation d'une boîte 301 analogue à celles des Figures précédentes, qui se différencie de l'exemple de réalisation 201 de la Figure 3 par un agencement modifié des rapports de démultiplication, et qui permet d'éviter aussi l'accouplement désigné par la
référence numérique 101 à la Figure 2.
La boite 301 est caractérisée par trois paires d'engrenages similaires à engrenages 320, 321, 322, 323, 324, 325, qui sont agencés de façon fixe à rotation sur l'arbre d'entraînement 304 de la boîte et qui s'engrènent avec des engrenages fous 330, 331, 332, 333, 334, 335 agencés sur l'arbre de sortie 306 pour former les rapports de démultiplication I, II, III, IV, V. Les manchons coulissants 340, 341 et 342 sont agencés axialement entre les paires respectives d'engrenages des vitesses ou rapports de démultiplication R et I, II et III, IV et V, à une position médiane qui correspond à une position neutre dans laquelle aucun engrenage fou n'est relié en engagement à force à l'arbre de sortie 306. Pour activer l'un des rapports de démultiplication souhaités I, II, III, IV, V ou R, le manchon coulissant correspondant 340, 341, 342 est coulissé au moyen de l'un des actionneurs 360, 361, 362 lorsque la vitesse de rotation synchrone et l'absence de couple efitre l'arbre de sortie et l'engrenage fou sont établies, et le rapport de démultiplication est activé. Par exemple, lors d'un passage de la vitesse I à la vitesse II, la vitesse enclenchée I est d'abord désactivée au moyen du manchon coulissant 340 en déplaçant celui-ci vers la position neutre, et le manchon coulissant 341 est ensuite coulissé axialement à partir de la position neutre en direction de l'engrenage fou 331 lorsque la vitesse de rotation synchrone a été atteinte et forme ensuite un engagement positif avec cet engrenage fou et l'arbre de sortie 306. Le passage des autres vitesses s'effectue de façon correspondante. On comprend que la machine électrique 345 peut également intervenir comme appoint sur le couple de sortie pendant le processus
de commutation.
L'accouplement ou manchon coulissant 340 exerce en outre la fonction d'accouplement de la machine électrique 345 sur l'arbre de sortie 306, le sens de rotation de la machine électrique 345 pouvant être modifié en fonction du pignon fou 335 ou 330 qui est relié à l'arbre de sortie 306. L'accouplement 300 relie la machine électrique 345 au moteur à combustion 302, par exemple pour démarrer celui-ci, et est
manoeuvré par l'actionneur 380.
La Figure 5 représente une boite 401 analogue à la boîte la représentée à la Figure 2, sans l'accouplement 101 (Figure 2). La fonction de ce dernier est exercée par le manchon coulissant 440 qui, en partant d'une position neutre, relie à l'arbre de sortie 405 par l'intermédiaire du manchon coulissant 440 les engrenages fous 430, 435 des vitesses 1 et R et donc la machine électrique 445 en sélectionnant la vitesse I. La machine électrique 445 est alors reliée en engagement à rotation au moyen des engrenages 427, 426 à l'engrenage fou 420, engrenage fou 420 qui est agencé à rotation sur l'arbre d'entraînement 404 de la boite et forme la vitesse I dans laquelle il s'engrène avec l'engrenage fou 430. L'engrenage fou 420 peut ici être accouplé à l'arbre d'entraînement 420 de boite au moyen de l'accouplement 400, accouplement 400 qui est manoeuvré par l'actionneur 481. Le fonctionnement de la machine électrique prévoit ici un fonctionnement comme démarreur, comme générateur, comme récupération et/ou un fonctionnement d'entraînement du véhicule par la machine électrique
seule ou en appoint du moteur à combustion.
Le fonctionnement de démarrage destiné à démarrer le moteur à combustion 402 au moyen de la machine électrique 445 s'effectue lorsque l'accouplement 400 est fermé et que l'accouplement de démarrage 403, qui est actionné par l'accouplement 480, est fermé, alors que tous les manchons coulissants 440, 441 et 442 se trouvent en position neutre, c'est-à-dire qu'aucun des manchons coulissants ne forme un engagement positif
avec les engrenages fous correspondants 430, 435.
Le fonctionnement de la machine électrique 445 comme générateur s'effectue, pendant l'arrêt du véhicule ou pendant son déplacement, lorsque le moteur à combustion 402 fonctionne et que l'accouplement de démarrage 403 est fermé. L'accouplement 400 est ici
enclenché.
Si le véhicule est déplacé sous l'effet de la machine électrique 445, l'accouplement 400 est fermé et l'accouplement de démarrage 403 est ouvert; si la machine électrique 445 n'intervient que comme appoint du moteur à combustion 402 pour l'entraînement du véhicule, l'accouplement de démarrage 403 est lui aussi fermé. En cas d'entraînement par la machine électrique 445, deux trajets du flux de force peuvent être considérés en principe. Le premier trajet passe par les engrenages 426, 427, 420, 430 lorsque l'accouplement 400 est ouvert, par le manchon coulissant 440 sur l'arbre de sortie 406 et la variante de trajet passe par l'accouplement fermé 400 directement à l'arbre d'entraînement 404 de boite et, de là, à l'arbre de sortie 406 de boîte par l'un des rapports de démultiplication R, II, III, IV, V selon un choix correspondant au moyen des manchons
coulissants 440, 441, 442.
En mode de récupération, la vitesse enclenchée est désaccouplée et le manchon coulissant 440 est coulissé en direction de l'engrenage fou 430, ce qui crée une relation à engagement en rotation avec la machine électrique, et celle-ci est accélérée et peut ainsi en intervenant comme générateur engendrer à partir de l'énergie cinétique qui lui est amenée une énergie électrique et peut amener celle-ci à un générateur externe. Le couple transmis à la machine électrique 445 peut être limité en accouplant l'accouplement 400, ce qui permet au moteur à combustion de pouvoir ralentir en outre le véhicule, lorsque l'accouplement de démarrage 403 est fermé, par l'effet d'un couple de glissement existant. Un effet de ralentissement peut également résulter de ce qu'une vitesse II à V encore enclenchée et un accouplement 400 fermé amènent une partie du couple du moteur à combustion 2, lorsque l'accouplement de démarrage 403 est fermé. L'accouplement 403 peut ici être employé de façon dosée, dans la mesure o la transmission de couple au moteur à combustion est régulée par glissement. A la Figure 6 est représentée une boite 501 qui correspond à la boite 401 de la Figure 5 sous réserve de l'échange des vitesses I et II, et des
comportements de démultiplication qui en résultent.
Ceci offre l'avantage que la machine électrique 405 peut intervenir en modes de génération et de récupération à des vitesses de rotation relativement moindres et que la démultiplication déterminée par les engrenages 520, 526 et 527 peut être maintenue pour
démarrer le moteur à combustion 502.
La Figure 7 représente une boîte 601 qui est identique à la boîte 301 de la Figure 4, sauf pour la manoeuvre des manchons coulissants 640, 641, 642. Dans le présent exemple de réalisation, les manchons coulissants 640, 641, 642 sont actionnés par un actionneur unique 660, une boîte intermédiaire I intervenant entre l'actionneur 660 et les manchons coulissants. Cette boîte intermédiaire peut être configurée d'une manière telle qu'un tambour de commutation commande les manchons coulissants 640, 641, 642 indépendamment les uns des autres et enclenche la vitesse souhaitée d'une manière correspondante selon un déplacement effectué
axialement par rapport à l'arbre de sortie.
La boite 701 de la Figure 8 prévoit, au lieu du seul actionneur 660 de la Figure 7, deux actionneurs 761, 760 qui manoeuvrent les manchons coulissants 740, 741, 742 au moyen de la boite intermédiaire i, l'un des actionneurs manoeuvrant - c'est-à-dire, commutant - de préférence les manchons coulissants, et le deuxième actionneur prenant en charge la sélection de celui des manchons coulissants qui est manoeuvré par le premier actionneur. Le système de commutation est semblable au mécanisme de boîtes à passage manuel connues dans lesquelles le passage de vitesse s'effectue au moyen d'un levier de commutation selon le principe en H, étant entendu que les actionneurs 760, 761 effectuent dans le présent exemple de réalisation le passage de vitesse automatisé, et qu'ils sont de préférence montés directement dans le carter de boîte, mais peuvent aussi être agencés dans des cas spéciaux en tant qu'appendices (add-on selon lé terme anglo-saxon) en remplaçant la manoeuvre manuelle pour remplacer en dehors de la boîte une boîte manoeuvrée manuellement à l'aide d'un levier de
commutation afin de l'automatiser.
La boîte 801 de la Figure 9 n'utilise que cinq paires d'engrenages pour les rapports de démultiplication R, I à V de boîte et la machine électrique 841 est ici aussi agencée en engagement à rotation sur la paire d'engrenages destinée aux vitesses R et I, et ce mode de réalisation prévoit une paire d'engrenages qui comprend un engrenage 820 agencé à rotation sur l'arbre d'entraînement 804 de boîte et un engrenage fou 830 qui est agencé à rotation sur l'arbre de sortie 806. Les engrenages 820, 830 sont reliés ici respectivement à l'arbre d'entraînement 804 et respectivement à l'arbre de sortie 806 de boîte au moyen de l'accouplement 800 et
au moyen du manchon coulissant 840.
A l'exception de l'utilisation d'une seule paire d'engrenages pour les vitesses R et I, la boîte 801
correspond à la boîte 301 de la Figure 4.
L'entraînement en marche arrière R s'effectue ici au moyen de la machine électrique 840 de sorte que l'engrenage d'inversion de sens de rotation peut être omis et que le rapport de démultiplication peut également être utilisé pour la première vitesse I. La liaison fixe à rotation de l'arbre de sortie 806 de la boîte 801 avec l'arbre de sortie 806 de la boîte 801 s'effectue ici au moyen du manchon coulissant 408 qui établit un engagement positif avec l'engrenage fou
830.
La boîte 901 de la Figure 10 représente une modalité avantageuse de la boîte 301 de la Figure 4, en ce que la boite 901 peut être prévue pour correspondre à un assemblage frontal transversal et l'arbre de sortie 906 est engrené avec un engrenage 990 au moyen d'un engrenage 906a, l'engrenage 990 recevant un différentiel 991 qui applique aux roues motrices le couple d'entraînement uniformément et indépendamment du rayon décrit de ces dernières. Le capteur 970 de vitesse de rotation reçoit ici la vitesse de rotation à la périphérie extérieure de l'engrenage 906a, et transmet un signal correspondant
à l'unité de commande non représentée.
La boite 1001 de la Figure 11 représente un agencement correspondant à la boite 301 de la Figure 4 en tant qu'exemple d'agencement d'une boite conforme à l'invention pour un montage longitudinal du moteur à combustion auquel la boîte 301 est raccordée. Le différentiel 1091 se raccorde ici directement à l'arbre de sortie 1006 de boîte. Les arbres d'entraînement 1092, 1093 sont agencés ici à peu près perpendiculairement à l'arbre de sortie 1006, tandis que les arbres d'entraînement 992, 993 de la boîte 901 de la Figure 10 sont agencés à peu près parallèlement à l'arbre de sortie 906 de la boîte. Le capteur 1070 de vitesse de rotation détecte la vitesse de rotation sur un engrenage 1091 qui appartient au différentiel et est relié de façon fixe à rotation à l'arbre de sortie 1006 de boîte et qui peut comporter de façon correspondante des empreintes et/ou des évidements ou marques qui peuvent être détectées par le capteur 1070
de vitesse de rotation.
La Figure 12 représente une boîte 1101 qui présente une modification avantageuse de la démultiplication de la machine électrique 1145 et qui est comparable, à l'exception de cette différence, à la boite 301 de la Figure 4. On comprend qu'un tel agencement de la machine électrique 1145 est également utilisable pour les autres modes de réalisation qui
sont décrits dans la présente demande.
A cet effet, la machine électrique 1145 est agencée sur une paire d'engrenages pour établir un rapport de démultiplication, par exemple sur la
vitesse I au moyen de la paire d'engrenages 1130/1120.
L'engrenage 1120 est engrené avec un autre engrenage 1126 d'inversion de sens de rotation qui s'engrène avec l'engrenage 1129 et qui provoque une surmultiplication, à une vitesse plus élevée, de la vitesse de rotation qui est transmise par l'arbre de sortie 1106 ou de l'arbre d'entraînement 1104 ou, en d'autres termes une démultiplication de la vitesse de rotation de la machine électrique 1145. A l'engrenage 1129 est relié de façon fixe en rotation un autre engrenage 1128 d'un diamètre plus grand, qui s'engrène avec un engrenage de diamètre plus petit 1127 agencé de façon fixe sur l'arbre 1145a de rotor, de sorte qu'au total une vitesse de rotation transmise en direction de la machine électrique 1145 est surmultipliée une fois de plus ou qu'une vitesse de rotation transmise de la machine électrique 1145 à l'arbre d'entraînement 1104 de boîte ou à l'arbre de sortie 1106 est une fois de plus démultipliée. Lorsque l'accouplement de démarrage 1103 est fermé, il est ainsi possible d'exécuter un démarrage, en particulier un démarrage du type direct, du moteur à combustion 1102 à une vitesse de rotation relativement élevée de la machine électrique 1145 et donc pour un couple plus faible. Il est en outre possible d'effectuer une récupération même pour des vitesses de rotation faibles de l'arbre de sortie 1106, c'est-à-dire pour des vitesses faibles du véhicule. La détection des vitesses de rotation de la machine électrique 1145 peut être effectuée, en prenant en compte la surmultiplication existante, sur l'un des engrenages 1127 ou - comme représenté ici 1129 - au moyen de
l'indicateur 1192 de vitesse de rotation.
Une autre boite avantageuse 1201 qui est sensiblement identique à la boîte 301 de la Figure 4 est représentée à la Figure 13, la boîte 1201 comportant la machine électrique 1245 qui peut être reliée à l'arbre d'entraînement 1204 de boite ou à l'arbre de sortie 1206 de boîte par l'intermédiaire d'une boîte à réglage en continu. La liaison par l'intermédiaire d'une telle boite de vitesses 1128 dont la démultiplication est réglage en continu, réalisée de préférence sous forme de boite à cônes et à enroulement, s'effectue d'une manière connue en soi au moyen d'une paire de cônes 1228a agencée de façon fixe en rotation sur l'arbre 1245a du moteur et au moyen d'un deuxième ensemble 1228b de cônes qui est en liaison avec la boîte 1201 au moyen d'un engrenage 1227 qui s'engrène avec l'engrenage 1220 de la vitesse I; un moyen d'enroulement 1228c étant inclus axialement entre les deux ensembles coniques 1228a, 1228b, et établissant une démultiplication correspondant aux rayons sur lesquels les moyens sont appliqués sur les ensembles de cônes et permettant entre les deux ensembles de cônes une transmission de couple, à démultiplication variable, différente, par l'intermédiaire d'un engagement à friction avec les ensembles de cônes 1228a, 1228b. A cet effet, au moins l'un des cônes des ensembles 1228a, 1228b de cône est mobile axialement pour régler la démultiplication. La commande des cônes mobiles axialement n'est pas représentée ici de façon plus détaillée et s'effectue d'une manière connue, par exemple à l'aide d'unités hydrauliques, par force centrifuge et/ou similaires. On comprend qu'un agencement correspondant peut également être exécuté
sur les paires d'engrenages d'autres vitesses.
La démultiplication variable entre la machine électrique 1245 et l'arbre d'entraînement ou l'arbre de sortie 1204, 1206 est avantageuse car une vitesse de rotation de la machine électrique 1245 qui correspond à son maximum de puissance peut ainsi être réglée avec exactitude. Par exemple, lors du démarrage du moteur à combustion, une démultiplication à une vitesse plus lente de la vitesse de rotation de la machine électrique 1245 peut être réglée, c'est-à-dire que le moyen d'enroulement est appliqué sur un petit rayon dans la zone de l'ensemble 1220a de cône et sur un grand rayon dans l'ensemble 1228b de cône, et que le moteur à combustion 1202 peut donc être démarré pour de faibles vitesses de rotation de l'arbre de vilebrequin 1202a pour des vitesses de rotation élevées de la machine électrique 1245 et donc pour un couple nécessaire plus faible. On comprend que l'accouplement de démarrage 1203 est fermé à cet
effet.
Lorsque la machine électrique fonctionne en générateur, la démultiplication peut être réglée d'une façon qui correspond à une vitesse plus élevée de l'arbre d'entraînement 1204 de boîte ou de l'arbre de sortie 1206 afin que la machine électrique 1245 puisse fonctionner constamment à la vitesse de rotation de sa
puissance maximale. Il en est de même pour un sous-
programme de commande qui commande ou règle la démultiplication de la boite 1228 à moyen d'enroulement en mode de récupération ou en mode d'entraînement soit par la machine seule, soit en appoint d'entraînement. L'adaptation du couple à transmettre à l'arbre de sortie 1206 pendant un processus de commutation peut également être améliorée par un réglage exact de la démultiplication de la
boite à moyen d'enroulement.
La Figure 14 représente un exemple de réalisation d'une boite 1301 dans lequel la machine électrique 1345 peut être reliée à l'arbre d'entraînement 1308 de boîte et/ou à l'arbre de sortie 1306 de boîte, la machine électrique étant reliée en engagement à rotation, à la différence des exemples de réalisation représentés jusqu'ici aux Figures 1 à 13, avecl'engrenage fou 1330 de la vitesse I agencé autour de l'arbre de sortie 1306. Pour le reste, la boite de vitesses représentée 1301 est comparable à la boîte 301 de la Figure 4, la transmission du couple s'effectue également par l'intermédiaire d'un engrenage 1327 qui est relié de façon fixe en rotation à l'arbre 145 du rotor et qui s'engrène avec un engrenage d'inversion de sens de rotation qui s'engrène lui-même avec l'engrenage fou 1330 du rapport de démultiplication I ou de la vitesse I. L'exemple de réalisation d'une boite 1401 représentée à la Fig. 15 indique la possibilité d'agencer une machine électrique 1145 qui communique le couple à la paire d'engrenages qui se compose des engrenages 1425, 1435 ou qui en reçoit ce couple, et d'agencer en outre un engrenage 1436 d'inversion de sens de rotation pour la marche arrière R. La machine électrique 1445 est équipée ici de l'arbre 1445a de rotor et de l'engrenage 1427 fixé de façon fixe sur ce dernier en direction du moteur à combustion 1402, ce qui permet de loger la machine électrique, de façon avantageuse en ce qui concerne son diamètre, radialement à l'extérieur des engrenages 1420, 1421 de dimensions plus petites des vitesses I et II. Pour le reste, la boite 1401 est analogue à la boite 301 de la
Figure 4.
La Figure 16 représente une boite de vitesses 1501 qui est comparable à la boite 301 de la Figure 4 à la différence que la machine électrique 1545 est agencée de manière concentrique autour de l'arbre
d'entraînement 1504 de la boite.
Le stator 1590 de la machine électrique 1545 est alors monté de façon fixe sur le carter par exemple sur une partie 1507 de carter. Le rotor 1529 est relié de façon fixe à rotation avec le manchon 1504a qui est logé sur l'arbre d'entraînement 1504 de boîte et qui constitue en même temps la partie de sortie du dispositif d'amortissement 1511 qui amortit les oscillations de torsion entre le manchon 1504a et le vilebrequin 1502a lorsque l'accouplement de démarrage 1503 est fermé. Sur le manchon 1504a, sont en outre reçus de façon fixe à rotation les engrenages 1520, 1525 qui s'engrènent avec les engrenages fous 1530, 1535 des vitesses R et I et qui permettent ainsi une transmission de couple de la machine électrique 1545 à l'arbre de sortie, l'engagement correspondant en rotation sur l'arbre de sortie 1506 de la boîte étant réalisé à l'aide du manchon coulissant 1540. La liaison à l'arbre d'entraînement 1504 de boîte
s'effectue par l'accouplement de démarrage 1503.
On comprend que le rotor peut être logé séparément afin de maintenir l'intervalle entre le stator 1590 et le rotor 1529, une bride de logement reliée au carter pouvant recevoir le rotor de façon
mobile à rotation, par exemple au moyen de paliers.
L'agencement de la boîte de vitesses 1601 représenté à la Figure 17 n'inclut aucun accouplement de démarrage. Le moteur à combustion 1602 est relié directement à l'arbre d'entraînement 1604 de boîte au moyen d'un dispositif d'amortissement 1611 des oscillations de torsion, à masses 1611a de volant prévues radialement à l'extérieur. La machine électrique 1645 peut être reliée en engagement à rotation à l'arbre d'entraînement 1604 de boîte au moyen de l'engrenage fou 1620 destiné à la vitesse I, l'engrenage fou 1620 étant déplacé au moyen du manchon coulissant 1620a qui est manoeuvré par l'actionneur 1681. La machine électrique 1645 peut en outre être reliée en engagement à rotation à l'arbre de sortie 1606 par l'intermédiaire de l'accouplement 1600 qui
est manoeuvré au moyen de l'actionneur 1680.
Les vitesses de la boîte qui n'ont pas été décrites précédemment et qui comportent les paires d'engrenages correspondant aux vitesses sont agencées et enclenchées de la même manière que dans les
exemples de réalisation déjà décrits.
La coopération du moteur à combustion 1602 et de la machine électrique 1645 s'effectue sans
accouplement de démarrage de la manière suivante.
Lorsque la machine fonctionne comme démarreur, une liaison à engagement par force ou à engagement positif de l'arbre d'entraînement 1604 de boite avec l'engrenage fou 1620 s'effectue au moyen du manchon coulissant 1620a. Les manchons coulissants 1641, 1642 et 1643 sont agencés en position neutre, de sorte que les engrenages fous correspondants sont mobiles à rotation libre sur l'arbre de sortie 1608. La machine électrique 1645 y transmet un couple par l'intermédiaire de l'arbre d'entraînement 1604 de boîte sur l'arbre 1602 de vilebrequin et démarre le moteur à combustion 1602. Lorsque des soupapes à commande électrique sont prévues dans le moteur à
combustion 1602, - comme représenté à la Figure 36 -
il est en outre concevable d'ouvrir à cet instant la totalité des soupapes et d'accélérer d'abord l'arbre de vilebrequin au moyen des masses 1611a de volant de l'amortisseur 1611 d'oscillations de torsion et de fermer ensuite les soupapes nécessaires pour le processus de démarrage et de démarrer alors le moteur
à combustion 1602.
Pendant les processus de commutation entre une vitesse enclenchée et une vitesse qui doit être nouvellement enclenchée, par exemple de la vitesse II à la vitesse III, la machine électrique 1645 peut communiquer un couple à l'arbre de sortie 1606 par l'intermédiaire de la paire d'engrenages 1620/1630 de la vitesse I, l'accouplement 1600 pouvant, à cet effet, être fermé ou glisser. D'une façon simultanée avec la réduction de la vitesse de rotation du moteur à combustion 1602 lors d'un passage en vitesse supérieure, la machine électrique 1645 est activée et l'accouplement 1600 est fermé, dans la mesure o la machine électrique qui intervient comme générateur est entraînée par l'intermédiaire du manchon coulissant 1620a, l'accouplement ou le manchon coulissant étant
ouvert pendant le processus de passage de vitesse.
L'adaptation réciproque entre la réduction de vitesse de rotation du moteur à combustion 1602 et la contribution croissante de couple de la machine électrique 1645 s'effectue d'une manière telle que la vitesse II est dégagée lorsque la contribution de couple de la machine électrique est suffisante, et que le manchon coulissant 1642 est coulissé, pour une vitesse de rotation correspondante de synchronisation qui est également réglée par la machine électrique 1645, à partir de la position neutre pour former un engagement positif avec l'engrenage fou 1632 de la vitesse III afin d'établir l'engagement positif, et la contribution de couple de la machine électrique 1645 est ensuite réduite et la vitesse de rotation du moteur à combustion est de nouveau accrue. Il est possible en variante de désaccoupler de nouveau de l'arbre d'entrée de boite la machine électrique 1645 par l'intermédiaire de l'accouplement 1600, et de la relier de nouveau à l'arbre d'entraînement 1604 de boite au moyen du manchon coulissant 1620a pour qu'elle puisse fonctionner comme générateur. Pour les vitesses suivantes, les processus de passage sont exécutés de façon correspondant en tant que passages en vitesse supérieure. Des rétrogradations sont effectuées de façon correspondante, sauf toutefois que la vitesse de rotation du moteur à combustion est accrue après dégagement de la vitesse enclenchée et que la machine électrique freine l'arbre de sortie 1606 et engendre donc une énergie électrique et la transmet à un accumulateur, par exemple un accumulateur électrique comme une batterie à courant élevé ou un condensateur. Lorsque la vitesse de rotation de synchronisation et l'absence de couple sur le manchon coulissant de la nouvelle vitesse à enclencher ont été atteintes, l'engagement positif entre le manchon coulissant et l'engrenage fou correspondant de la nouvelle vitesse enclenchée est établi. Le fonctionnement en tant que générateur est atteint, comme déjà décrit, par le fait que la machine électrique est reliée de façon fixe à rotation au moyen du manchon coulissant 1620a au pignon fou 1620 et ainsi à l'arbre d'entrée 1604 de boite et est ainsi entrainée à une vitesse de rotation qui dépend de la vitesse de rotation du moteur à combustion 1602, compte tenu de la démultiplication introduite. Il est possible en variante de prévoir le fonctionnement en générateur par l'intermédiaire de l'accouplement fermé 1600, lorsque le pignon 1620 tourne librement, en fonction de la vitesse de rotation de l'arbre de sortie. Ce trajet de force peut également être mis en oeuvre lorsque le véhicule doit être ralenti au moyen d'une récupération, la vitesse qui vient d'être enclenchée pouvant ici être dégagée et la machine électrique 1645 ralentissant le véhicule, à elle seule et sans le couple de traînée du moteur à combustion 1602. Ce mode de fonctionnement est plus efficace en ce qui concerne la conversion de l'énergie cinétique de freinage en énergie électrique, mais il peut se faire, pour des ralentissements forts, que la machine électrique 1645 soit surchargée si les freins du véhicule ne sont pas utilisés. Une telle surcharge de
la machine électrique peut être évitée par des sous-
programmes mémorisés dans l'unité de commande, de façon que la vitesse qui correspond à la vitesse existante à l'arbre de sortie 1606 puisse être enclenchée. La boîte 1701 représentée à la Figure 18 comporte - par rapport à la boîte 1601 de la Figure 17 - un accouplement de démarrage additionnel 1703 qui est commandé par l'actionneur 1781. Il en résulte l'avantage qu'une vitesse enclenchée II à V peut rester enclenchée en cours de récupération et que l'accouplement de démarrage 1603 peut rester ouvert pendant la phase de récupération, et que l'accouplement 1703 est fermé en cas de menace de surcharge de la machine électrique 1745 et que le couple de traînée du moteur peut ainsi être employé pour accroître le ralentissement. Cet agence permet en outre d'exécuter au moyen de cet agencement un démarrage du moteur à combustion 1702 par impulsions par la machine électrique 1745, la masse 1711 de volant de l'accouplement 1703 étant d'abord accélérée lorsque l'accouplement de démarrage 1703 est ouvert, et cet accouplement étant ensuite fermé et le moteur à combustion 1702 étant démarré au moyen de l'énergie cinétique accumulée dans le volant 1711 avec ou sans appoint de la machine électrique 1745. Pendant des processus de passage de vitesses, il existe en outre la possibilité de désaccoupler totalement le moteur à combustion 1702 de l'arbre d'entraînement 1704 de boîte, de sorte que la vitesse de rotation de synchronisation peut être établie d'une manière indépendante de celui-ci au moyen de la machine électrique 1745 qui peut à cet effet communiquer simultanément un couple à l'arbre de sortie 1706 de
boîte lors de passages en vitesse supérieure.
La Figure 19 prévoit un exemple de réalisation d'une boîte 1801 qui est identique à la boite 1701 de la Figure 18 sauf toutefois que l'accouplement 1700 de la Figure 18 est absent, et que la fonction de cet accouplement est intégrée dans le manchon coulissant 1841. A cet effet, le manchon coulissant 1841 relie en engagement positif avec l'arbre de sortie 1806 un engrenage fou correspondant 1830 de la première vitesse. Les Figures 20 à 35 indiquent les trajets du couple ou les trajets de force pour des situations typiques de fonctionnement de boîtes de vitesses, conformes à l'invention. A cet effet, les trajets de force ou de couple qui apparaissent le long des composants de la boîte sont tracés en traits plus épais et le sens de la force ou du couple est
représenté par une flèche.
La Figure 20 représente, dans le cas d'une marche arrière, le trajet de force qui s'étend du moteur à combustion 2002 jusqu'à l'arbre de sortie et aux roues
motrices - non représentées - agencées en aval.
Le moteur à combustion 2002 transmet par l'intermédiaire de l'accouplement de démarrage 2003 qui est fermé et relié à l'arbre 2002 de vilebrequin, le couple d'entraînement au manchon 2000b logé sur l'arbre d'entraînement 2004 de boîte, de là à l'engrenage 2005 qui y est agencé de façon fixe à rotation et appartient à la paire d'engrenages de vitesses de la marche arrière R et qui s'engrène avec l'engrenage 2036 pour effectuer une inversion du sens de rotation et transmet la force à l'engrenage fou 2035 qui est agencé de façon fixe à rotation sur l'arbre de sortie 2006 de boite et est relié en engagement positif par le manchon coulissant 2040 à l'arbre de sortie 2006 qui transmet aux roues motrices
- non représentées - le couple qui lui est appliqué.
La Figure 21 représente le trajet de force d'une boîte de vitesses conforme à l'invention lors d'un fonctionnement en générateur pendant la marche du véhicule. Le moteur à combustion 2102 entraine directement l'arbre d'entraînement 2104 de la boîte, tandis que les engrenages des paires d'engrenages II à V - ici pour la vitesse enclenchée III - qui sont logés en engagement à rotation sur cet arbre s'engrènent avec des engrenages fous qui peuvent être reliés à l'arbre de sortie 2106 de boîte en engagement à rotation à l'aide de manchons coulissants correspondants. Le manchon coulissant fermé 2140 permet de diriger une partie du couple transmis à l'arbre d'entraînement 2106 de sortie de boîte à l'engrenage fou 2130 qui entraîne par l'intermédiaire de la combinaison des engrenages 2120 et 2127 la machine électrique 2145 qui est accélérée par le couple appliqué et qui convertit en énergie électrique l'énergie cinétique qu'elle reçoit. La vitesse de rotation de la machine électrique 2145 dépend ici de la vitesse de rotation de l'arbre de sortie 2106 et dépend de la démultiplication déterminée par les diamètres des engrenages 2127, 2120, 2130 ou les
nombre de dents de chacun d'eux.
A la Figure 22 est également représenté le fonctionnement en générateur pendant la marche du véhicule, le générateur étant relié à l'arbre 2204 d'entrée de boîte. A cet effet, l'accouplement de démarrage 2203 est fermé et une liaison directe est ainsi établie entre le moteur à combustion 2202 et la machine électrique 2245 par le manchon 2220b, l'engrenage 2220 de la paire d'engrenages de la vitesse I ou de la marche arrière R étant agencé de façon fixe à rotation sur le manchon 2220b et cet engrenage 2220 s'engrenant avec l'engrenage 2227 agencé de façon fixe à rotation sur l'arbre de rotor, ce qui détermine le rapport entre la vitesse de rotation du moteur à combustion 2220 et la vitesse de
rotation de la machine 2245.
Le véhicule est entraîné par l'intermédiaire de l'arbre d'entraînement 2204 d'une manière analogue à ce qui a été décrit en référence à Figure 21 par l'intermédiaire des vitesses II à V - ce qui est
représenté ici aussi pour le cas de la vitesse III.
A la Figure 23 est représenté le trajet de force pour le véhicule à l'arrêt, dans lequel le moteur à combustion 2202 entraîne - d'une manière analogue à celle de la Figure 22 - la machine électrique 2245 et tous les manchons coulissants 2240 à 2242 sont en position neutre de sorte qu'aucun couple n'est transmis à l'arbre de sortie 2206 et que le véhicule n'est donc pas entraîné. La vitesse de rotation du moteur à combustion 2202 peut alors être adapté pour
correspondre à l'état de charge de l'accumulateur.
La Figure 24 représente un état de marche en vitesse I, dans lequel le moteur à combustion 2202 et la machine électrique 2245 transmettent l'un et l'autre un couple à l'arbre de sortie 2206. Dans ce mode de fonctionnement appelé mode d'appoint ou de booster selon le terme anglo-saxon, le moteur à combustion 2202 est relié au moyen de l'accouplement de démarrage 2203 et du manchon 2200b à l'engrenage 2220 qui est agencé de façon fixe à rotation sur le manchon du rapport de démultiplication I de boîte et qui s'engrène avec l'engrenage fou 2230, relié de façon fixe à rotation à l'arbre de sortie de boîte au moyen du manchon coulissant 2240, et transmet donc aux roues motrices - non représentées - le couple communiqué dans le rapport de démultiplication I par le moteur à combustion 2202 et la machine électrique 2245. Le fonctionnement en appoint sert de préférence à accélérer plus rapidement le véhicule dans le rapport de démultiplication I, c'est-à-dire dans la vitesse I, le moteur à combustion 2202 pouvant transmettre à l'arbre de sortie, comment on le comprend facilement, un couple d'entraînement au moyen d'une autre des rapports de démultiplication II à V et la machine électrique 2345 pouvant simultanément transmettre par le rapport de démultiplication I un couple à l'arbre de sortie 2206, ce qui permet de prévoir un fonctionnement en mode d'appoint qui intervient sur l'arbre de sortie 2206 par l'intermédiaire de deux rapports de démultiplication différents, c'est-à-dire que la machine électrique 2245 sert aussi d'appoint au moteur à combustion 2202
dans d'autres vitesses.
La Figure 25 représente le mode de fonctionnement de récupération mis en oeuvre sur une boite conforme à l'invention. Lorsque le manchon coulissant 2240 de la vitesse I est fermé, un couple est transmis par l'intermédiaire de l'arbre de sortie 2206, à partir des roues motrices, à la machine électrique au moyen des engrenages 2230, 2220, 2227 qui s'engrènent respectivement entre eux. La machine électrique 2245 intervient alors en mode de générateur et convertit en énergie électrique l'énergie cinétique transmise par l'arbre de sortie 2206 de boîte, de sorte que le véhicule est freiné. La puissance de la machine électrique 2245 ainsi que la démultiplication déterminée par les engrenages qui sont situés de façon intermédiaire dans le flux de force déterminent ici l'effet de ralentissement. Si l'effet de freinage n'est pas suffisant, le couple de traînée du moteur à combustion 2202 peut en outre être appliqué par l'intermédiaire de l'accouplement de démarrage 2203 et les freins prévus sur le véhicule peuvent eux aussi intervenir. Les Figures 26, 26a, 27, 27a, 28 représentent le déroulement d'une commutation en cas de contribution de charge par la machine électrique 2245, sur l'exemple d'une passage en vitesse supérieure, de la vitesse II à la vitesse III. A la Figure 26, la boite de vitesses est en vitesse II, c'est-à-dire que le moteur à combustion 2202 transmet le couple du moteur à combustion à l'arbre de sortie 2206 par l'arbre d'entraînement 2204 de boite et la paire 2221, 2231 d'engrenages de vitesse, le manchon coulissant 2246 reliant en engagement positif à l'arbre de sortie 2206 de boite
l'engrenage 2231 réalisé sous forme d'engrenage fou.
Il est possible de prévoir ici un fonctionnement de la machine électrique 2245 en générateur, par exemple par une liaison à l'arbre d'entrée de boîte au moyen de l'accouplement 2203 ou - comme représenté à la Figure 26 - au moyen d'un engagement positif du manchon coulissant 2240 avec l'arbre de sortie 2206 au moyen de l'engrenage fou 2230 de la vitesse I, la machine électrique étant agencée sur le rapport de démultiplication de la vitesse I. Pour lancer le passage des vitesses, la machine électrique 2245 est alimentée en énergie électrique par l'accumulateur externe et introduit un couple dans l'arbre de sortie 2206 de boîte par l'intermédiaire de la vitesse I lorsque le manchon coulissant 2240 est fermé. La vitesse de rotation du moteur à combustion
2202 est simultanément réduite.
La Figure 27 représente l'étape suivante dans laquelle le manchon coulissant 2241 est coulissé en position neutre et la machine électrique 2245 maintient le déplacement du véhicule par l'intermédiaire de la vitesse I. Selon la puissance de la machine électrique 2245, le couple manquant du moteur à combustion 2202 est totalement ou partiellement compensé pendant le processus de passage, lorsque la vitesse précédente a déjà été dégagée et que la nouvelle vitesse à enclencher n'a pas encore été enclenchée. Dans cette phase, la vitesse de rotation du moteur à combustion 2202 est modifiée de façon à ce que soit atteinte la vitesse de
synchronisation de la nouvelle vitesse III.
Lorsque la vitesse de rotation est atteinte -
comme représenté à la Figure 27a - et qu'aucun couple n'est appliqué au manchon coulissant 2241, le manchon coulissant est déplacé axialement en direction de l'engrenage fou 2232 et établit avec celui-ci un engagement positif de sorte que le moteur à combustion 2202 peut transmettre un couple à l'arbre de sortie 2206 de boîte par l'intermédiaire de l'arbre d'entraînement 2204 de boîte et de l'engrenage 2222 de la vitesse III qui y est agencé de façon fixe en rotation, et la nouvelle vitesse peut donc être enclenchée. A la Figure 28, l'alimentation de la machine électrique 2245 en courant est terminée et la machine fonctionne de nouveau comme générateur comme à la
Figure 26.
A la Figure 29 est représentée à titre d'exemple la possibilité de commuter la boîte de façon à empêcher le véhicule de se déplacer de lui-même, de manière inopinée. Lorsque l'accouplement de démarrage 2203 est fermé, le manchon coulissant 2240 de liaison de l'engrenage fou 2220 de la vitesse I ou de la marche arrière R et le manchon coulissant d'un autre rapport de démultiplication, par exemple le manchon coulissant 2241 de la troisième vitesse sont reliés afin de relier l'engrenage fou 2222 à l'arbre de
sortie 2206 auquel sont reliées les roues motrices -
non représentées. En reliant le manchon 2200b à l'arbre d'entraînement 2204 de boite au moyen de l'accouplement de démarrage 2203, les deux vitesses I et III sont reliées entre elles en engagement positif selon leurs rapports de démultiplication différents,
de sorte que la boîte se bloque d'elle-même.
A la Figure 30 est représenté le démarrage du moteur à combustion 2202 à l'aide de la machine électrique 2245 par l'intermédiaire du trajet de force correspondant, o le moteur à combustion 2205 peut être démarré directement par la machine électrique 2245 ou est démarré au moyen de ce que l'on appelle un démarrage à impulsions dans lequel la masse de volant de l'accouplement est d'abord accélérée lorsque l'accouplement 2203 est ouvert et le moteur est ensuite démarré au moyen de l'énergie cinétique de la masse de volant de l'accouplement de démarrage 2203, la machine électrique 2245 pouvant être en outre alimentée pour servir d'appoint. L'accouplement de démarrage 2203 relie alors en accouplement à friction l'arbre d'entraînement 2204 de boite, qui est relié directement à l'arbre de vilebrequin 2202a, au manchon 2200b qui relie en engagement à rotation la machine électrique 2245 par une denture au moyen des
engrenages 2227, 2220.
Une autre forme de démarrage du moteur à combustion 2202 est le démarrage en tant que démarrage à glissement pendant la récupération. Le trajet de
force qui existe ici est représenté à la Figure 31.
Les roues motrices communiquent une énergie cinétique sous forme de couple à l'arbre d'entraînement 2206 et de là dans la paire 2230, 2220 d'engrenages de vitesse par l'intermédiaire du manchon coulissant fermé 2240, et le couple est communiqué à l'arbre de vilebrequin 2202a, par l'intermédiaire de l'attache fixe à rotation de l'engrenage 2220 sur le manchon 2200b et par l'intermédiaire de l'accouplement fermé 2203, de sorte que le moteur à combustion 2202 est alors démarré en opposition au couple de traînée qui lui est opposé. Afin d'augmenter le confort de démarrage, il peut être prévu ici que l'accouplement 2203 doit d'abord être lentement fermé ou fonctionner à glissement en accroissant le couple communiqué par l'arbre de sortie 2206 de boite. Il peut en outre être prévu que la machine électrique 2245 applique en outre par le manchon 2220 une contribution de couple et
augmente ainsi le confort du démarrage à glissement.
Les manchons coulissants des autres démultiplications
de boite II à V sont ici en position neutre.
Un démarrage à glissement du moteur à combustion 2202 pendant la marche du véhicule s'effectue de façon correspondante à l'aide de la seule machine électrique 2245, de la manière représentée à la Figure 32. La machine électrique 2245 entraîne ici l'arbre de sortie 2206 par la vitesse I. Afin de lancer le processus de démarrage, l'accouplement de démarrage 2203 est ensuite fermé et le couple de traînée du moteur à combustion 2202 est vaincu, et le moteur est démarré, au moyen d'une part de l'énergie cinétique de la machine électrique 2245 et d'autre part du couple transmis par les roues motrices à l'arbre de sortie
2206 et, au moyen de la vitesse I, au manchon 2200b.
A la Figure 33 est représenté le trajet de force d'un processus de démarrage en première vitesse. La fermeture de l'accouplement de démarrage 2203 relie le moteur à combustion au manchon 2202b et la force est exercée sur la vitesse I, dans laquelle le manchon coulissant 2240 est relié de façon fixe à rotation à l'engrenage fou 2220, et le couple communiqué par le moteur à combustion 2202 est transmis de cette manière
à l'arbre de sortie 2206 de boite.
Une variante de procédé de démarrage peut être prévue au moyen de la machine 2245 - comme représenté à la Fig. 34. La vitesse I/R peut être entraînée électriquement par la machine électrique 2245 pour une marche avant ou une marche arrière. C'est le sens de rotation de la machine électrique 2245 qui détermine ici le sens de démarrage, c'est-à-dire que le processus de démarrage en marche avant ne se distingue du processus de démarrage en marche arrière que par la polarité de la machine électrique 2245. Pour le démarrage, le manchon coulissant 2240 du rapport de démultiplication I/R est fermé et la machine
électrique 2245 est accélérée de façon correspondante.
La Figure 35 représente une autre configuration d'un blocage de garage, o deux engrenages fous associés aux manchons coulissants 2241 et 2242 sont reliés de façon fixe à rotation à l'arbre de sortie 2206 de sorte que la boîte est bloquée. Un blocage de garage de ce type n'est possible que lorsque les deux manchons coulissants sont commandés par des actionneurs différents, et il offre l'avantage que la
boite est bloquée en engagement positif.
La Figure 36 est une représentation schématique d'un véhicule pourvu d'une boîte 3320 conforme à l'invention. A cette figure, la référence 3200 désigne le moteur d'entraînement ou moteur à combustion qui est équipé de soupapes réglables 3201 de sorte que les soupapes réglables du moteur à combustion peuvent être ouvertes et fermées, par exemple par un actionneur électrique, de façon indépendante d'un entraînement de soupapes accouplé au vilebrequin, ce qui permet de commander de façon ciblée le couple de traînée du moteur à combustion 3200, ce qui peut par exemple être un avantage lors du démarrage du moteur à combustion 3200 car la machine électrique peut alors être
dimensionnée pour une puissance moindre.
Le papillon des gaz 3202 peut également être équipé d'un ensemble d'actionneurs, par exemple un moteur électrique destiné à sa manoeuvre, afin de faciliter une automatisation correspondante de cette manoeuvre et de commander la vitesse de rotation du moteur à combustion, par exemple pour réguler la vitesse de rotation de synchronisation lors d'un processus de commutation. Dans ce même but, l'installation d'injection 3233 peut entre autres être en principe commandée automatiquement par l'unité de commande. La soupape de sortie 3201 est raccordée à un catalyseur 3204 de gaz d'échappement à sonde lambda et éventuellement à un capteur detempérature pour détecter la température des gaz d'échappement ou du catalyseur. L'accouplement 3210 qui permet, en tant qu'accouplement de démarrage, de désaccoupler de la boite 3220 le moteur à combustion 3200 est agencé dans le flux de force entre le moteur à combustion 3200 et la boîte 3220. L'accouplement 3210 peut être réalisé sous forme d'accouplement par voie sèche et être monté à cet effet dans la cloche 3210 d'accouplement ou être agencé dans la boite comme accouplement par voie humide. Dans de nombreux cas d'application, l'accouplement peut être omis et le vilebrequin 3200a peut être relié directement à l'arbre d'entraînement 3221 de la boîte. L'accouplement 3210 est manoeuvré automatiquement au moyen d'un actionneur 3211 d'accouplement, la manoeuvre d'accouplement entre l'accouplement 3210 et l'actionneur d'accouplement 3211 intervenant avec une démultiplication 3212 ou par
des moyens d'articulation.
La boîte 3220 est constituée d'un arbre d'entraînement 3221 de boîte et d'un arbre de sortie 3222 de boîte, et des paires d'engrenages qui constituent la démultiplication de chaque vitesse s'engrènent entre elles avec les autres entre les deux arbres 3321, 3322, les engrenages de chaque vitesse ou rapports de démultiplications montés sur l'arbre de sortie 3222 étant montés à rotation libre en tant que pignons fous, qui peuvent être reliés de façon fixe à rotation à l'arbre de sortie 3222 au moyen d'accouplements de commutation correspondants 3223, par exemple de manchons coulissants, et établissant une démultiplication correspondante lorsqu'ils sont reliés à l'arbre de sortie. Les accouplements de commutation sont manoeuvrés ici par un ensemble 3240 d'actionneurs de boîte qui contient les actionneurs 3421 à 3244, le nombre des actionneurs pouvant dépendre du type de la commutation et de l'agencement des accouplements de commutation 3223 ainsi que de l'emplacement de l'ensemble 3240 d'actionneurs de boîte, par exemple à l'extérieur ou à l'intérieur du carter de boîte. Des exemples de représentations correspondants sont expliqués de façon plus détaillée
aux Figures 1 à 19.
La machine électrique 3226 est reçue ici en engagement à rotation par l'intermédiaire d'un engrenage 3227 sur une paire d'engrenages, qui est
représentée ici dans l'exemple de la vitesse, c'est-à-
dire de la paire 3224, 3225 d'engrenages de vitesse, correspondant à la démultiplication maximale. Cette machine peut d'une part être reliée en engagement à rotation à l'arbre d'entraînement 2221 de boîte au moyen de l'engrenage 3224 en forme d'engrenage fou et d'un accouplement de commutation associé 3224a qui est commandé automatiquement par l'actionneur 3241; la machine peut d'autre part être reliée en engagement à rotation à l'arbre de sortie 3222 au moyen de l'accouplement de commutation 3223a du rapport de démultiplication avec lequel elle est reliée en engagement à rotation; comme expliqué de façon plus détaillée dans les figures mentionnées précédemment, la boîte prévue est une boîte susceptible d'une commutation de charge, avec appoint de la machine électrique 3226 lors d'une interruption de la force de traction du moteur à combustion 3200 pendant un processus de commutation, et la machine électrique 3226 peut en outre être employée comme générateur de
courant, comme appoint et comme démarreur.
Des capteurs 3205, 3228 de vitesse de rotation sont prévus au moins sur l'arbre de vilebrequin 3200a et sur l'arbre 3226 de rotor de la machine électrique 3226 pour surveiller les vitesses de rotation des arbres individuels et pour permettre une évaluation correspondante dans l'unité de commande. La détection pour l'arbre de sortie 3222 peut s'effectuer par un capteur de vitesse de rotation qui y est agencé et/ou - comme représenté - par l'intermédiaire des capteurs 3252 de vitesse de rotation des roues, par exemple d'un système anti-blocage pour les freins 3251 sur les roues 3254. Les roues sont reliées en engagement à force à l'arbre de sortie 3222 par un différentiel
3252.
La boite 3220 est en outre mise en oeuvre automatiquement et commandée par une unité centrale de commande 3280. Le conducteur intervient sur la commande 3280 par l'intermédiaire de la pédale d'accélérateur 3271, de la pédale de frein 3272 et par l'intermédiaire de l'élément de manoeuvre manuel ou levier de commutation 3270, l'unité de commande pouvant également prévoir un mode de commutation manuel dans lequel le conducteur sélectionne la vitesse souhaitée par l'intermédiaire de l'élément de
manoeuvre manuelle.
L'unité de commande 3280 commande par la ligne 390 de signaux les commandes subordonnées ou ensembles accessoires, par exemple le compresseur de l'unité de climatisation et similaires. Les unités subordonnées de commande qui sont reliées à l'unité de commande 3280 par la ligne de commande 3290, qui peut par exemple être réalisée sous forme de bus CAN, sont au moins la commande du moteur, la commande du réglage 3282 d'accouplement, la commande de l'ensemble des actionneurs de boite, la commande du système anti- blocage 3286 et la commande de la machine électrique 3284. Les unités de commande subordonnées disposent au moins partiellement d'une électronique de puissance qui est reliée au réseau de bord au moyen de la ligne 3291 d'alimentation en courant. Le réseau de bord est alimenté par un accumulateur 3261, par exemple une batterie à courant élevé et/ou un condensateur de puissance 3260 agencé de façon correspondante. Selon les différents modes de fonctionnement, la machine électrique 3226 prélève du courant sur l'accumulateur
de courant 3260, 3261, ou l'alimente.
La Figure 37 représente un mode de réalisation d'une boite 1901 qui est comparable à la boite 401 de la Figure 5 dans laquelle la machine électrique 1945 est agencée sur une paire d'engrenages 1924/1934 de la vitesse V. La variante de liaison, selon l'invention, à l'arbre d'entraînement 1904 de boite ou à l'arbre de sortie 1906 s'effectue ici au moyen d'un accouplement à commutation 1900, qui peut être relié au choix, par exemple au moyen d'un manchon coulissant, aux engrenages 1927, 1927a qui établissent eux-mêmes une liaison en engagement à rotation avec l'arbre d'entraînement 1904 de boite par l'intermédiaire d'un engrenage additionnel 1926 ou établissent au moyen d'un engrenage 1927c relié de façon fixe à rotation sur l'arbre de sortie 1906 une liaison avec l'arbre de sortie 1906 par l'intermédiaire d'une liaison 1927b à engagement par force - représentée ici en traits interrompus - par exemple une liaison par engrenages,
par courroie ou par chaîne.
La Figure 38 représente un exemple de réalisation d'une boîte 2301 dans lequel le moteur à combustion 2302 peut être relié de façon fixe au carter au moyen d'un accouplement 2303a intégré dans l'accouplement de démarrage 2303, par exemple par un engagement à friction de l'accouplement 2303a, réalisé sous forme d'accouplement par voie sèche à garnitures de friction. De cette manière, la machine électrique 2345 peut entraîner le véhicule selon des couples qui sont supérieurs au couple de traînée du moteur à combustion 2202 et la machine peut en outre recevoir de la même manière des couples pour les convertir en énergie électrique lorsqu'elle intervient en récupération. Un tel agencement est destiné à une machine électrique à forte puissance, qui prend en charge une fraction élevée d'un entraînement hybride prévu de cette manière. Les Figures 39a, 39b, 40a, 40b, 41a et 41b sont des graphes destinés à représenter un passage en vitesse supérieure avec appoint d'une machine électrique agencée conformément au type de l'invention, comme décrit dans les Figures précédentes. Le processus de commutation est ici divisé en phases a à e, et une sélection de trois exemples possibles de commutation est représentée aux
Figures 39a à 4lb.
Les Figures 39a et 39b représentent, en fonction du déroulement de commutation, un exemple de commutation à compensation totale de force de traction par la machine électrique conformément au tracé de couple M de la Figure 39a et au tracé de vitesse de rotation n de la Figure 39b, en unités choisies à volonté. La phase a représente les états avant commutation, par exemple avant une commutation en
vitesse supérieure de la vitesse II à la vitesse III.
Le moteur à combustion transmet le couple M(BM) à l'arbre d'entrée de boite qui transmet à l'accouplement de commutation de la vitesse II un couple M(SK2) qui correspond à la démultiplication de la vitesse II. La machine électrique ne communique aucun couple M(EM). Les lettres BM, SK et EM sont les initiales des termes allemands Brennkraftmaschine, Schlatkupplung, et Elektromaschine, respectivement, c'est-à-dire moteur à combustion, accouplement de commutation, et machine électrique. Cette machine électrique est reliée à l'arbre d'entraînement de la boite; elle tourne selon la vitesse de rotation n(EM) conformément à la démultiplication entre l'arbre d'entrée de boite et à la démultiplication réglée à la machine électrique, et elle reçoit une partie du couple M(BM) communiqué par le moteur à combustion à l'arbre d'entrée de boite, pour engendrer une énergie électrique lorsqu'elle intervient comme générateur. La machine électrique peut aussi à volonté être entraînée à rotation à un état de repos. Il en résulte pour l'arbre de sortie de la boîte un couple d'entraînement M(AB) et une vitesse de rotation d'entraînement n(AB), o AB est une abréviation du terme allemand Antrieb
c'est-à-dire entraînement.
A la phase b, la commutation est lancée par le fait que la machine électrique applique, lorsqu'elle est alimentée, un couple sur l'arbre d'entrée de boîte et par conséquent sur l'arbre de sortie de boîte par l'intermédiaire d'une autre vitesse, par exemple la vitesse I, à la même vitesse de rotation, tandis que simultanément le couple M(BM) communiqué par le moteur à combustion est réduit par réduction de la vitesse de rotation n(BM). Lorsque le couple de transmission M(SK2) a été réduit, l'accouplement de commutation de la Vitesse II est ouvert. Le couple transmis à la sortie reste ici à peu près égal en raison de la
contribution de couple de la machine électrique.
Si l'accouplement de commutation de la vitesse II est ouvert, le processus de commutation de l'accouplement de commutation, par exemple la synchronisation du manchon coulissant avec l'engrenage fou, de la vitesse III est lancé. Une absence de couple à la vitesse de rotation de synchronisation de l'accouplement de commutation de la vitesse III est atteinte, lorsque la machine électrique prend en
charge le couple M(AB) nécessaire pour l'entraînement.
L'accouplement de commutation de la vitesse III peut
alors être fermé.
A la phase c, le moteur à combustion est synchronisé à la vitesse de rotation n(SK3) de l'accouplement de commutation pour la vitesse III. A cet effet, la vitesse de rotation n(BM) du moteur à combustion est suffisamment réduite pour qu'il freine par son couple de traînée la vitesse de rotation de l'arbre d'entrée de boîte, ce qui est visible à partir de la vitesse de rotation de l'accouplement de commutation pour la vitesse III qui est en relation avec elle par l'intermédiaire de la démultiplication
de la vitesse III.
A la phase d, le moteur à combustion est de nouveau accéléré lorsque la synchronisation a été atteinte et l'alimentation de la machine électrique
est réduite.
L'effet de la compensation totale de force de traction est visible sur le tracé de la courbe de couple M(AB) de l'arbre de sortie de boite par le fait qu'il ne se produit plus aucune interruption de couple au- dessous du couple de la vitesse nouvellement
enclenchée III.
La phase e indique les rapports de couple et de vitesse de rotation de la vitesse nouvellement
enclenchée, ici la vitesse III.
Les Figures 40a et 40b représentent, d'une
manière qui correspond à la description des Figures
39a et 39b, le comportement lorsque la compensation de force de traction n'est que fractionnaire, parce que
la puissance de la machine est moindre dans ce cas.
Ici aussi, la machine électrique fonctionne à vitesse de rotation constante comme dans l'exemple précédent pendant le processus de commutation - de la vitesse II à la vitesse III dans le présent exemple. A la différence de l'exemple de réalisation à compensation totale de force de traction, la machine électrique de moindre puissance ne peut pas communiquer le couple M(EM) qui est nécessaire pendant la synchronisation de l'accouplement de commutation de la vitesse III pour compenser une absence de couple de l'accouplement de commutation et qui est de l'ampleur du couple M(BM) après le dégagement de l'accouplement de commutation de la vitesse II. Afin de garantir une absence de couple pour l'accouplement de commutation de la vitesse III, le couple du moteur à combustion est donc réduit au couple M(EM) de la machine électrique, à la fin de la phase b dans l'exemple de réalisation représenté, de sorte qu'une compensation de force de traction s'effectue pendant le processus de commutation à la hauteur du couple M(EM) qui est disponible à partir de la machine électrique et qu'il en résulte un léger abaissement du couple d'entraînement M(AB) pendant le processus de commutation. Les Figures 41a et 4lb représentent un exemple de réalisation légèrement modifié par rapport aux Figures 40a, 40b, dans lequel la vitesse de rotation n(EM) de la machine électrique n'est accrue qu'au début d'un processus de commutation et la machine électrique est de nouveau mise hors service après le processus de commutation.
Les revendications annexées à la présente demande
sont des propositions de formulation, sans préjudice de l'obtention d'une protection par brevet qui continue. La demanderesse se réserve le droit de revendiquer encore d'autres particularités qui ne sont
jusqu'ici exposées que dans la description et/ou les
dessins.
Des références employées dans les sous-
revendications concernent la poursuite du
développement de l'objet de la revendication
principale grâce aux particularités des sous-
revendications respectives; il ne faut pas les
considérer comme un renoncement à l'obtention d'une protection autonome de l'objet des particularités des
sous-revendications concernées.
Mais les objets de ces sous-revendications
constituent aussi des inventions autonomes, qui représentent une configuration indépendante des objets
des sous-revendications précédentes.
L'invention n'est pas non plus limitée à l'exemple ou
aux exemples de réalisation de la description. Bien
plutôt, de nombreuses altérations et modifications sont possibles dans le cadre de l'invention, en particulier des variantes, éléments et combinaisons et/ou matières qui sont par exemple inventives par combinaison ou transformation des particularités ou éléments ou étapes de procédé décrits dans la
description générale et les modes de réalisation ainsi
que les revendications et contenus dans les dessins,
et qui conduisent par des particularités combinables à un nouvel objet ou à de nouvelles étapes de procédé ou séquences d'étapes de procédé, dans la mesure aussi o ils concernent des procédés de fabrication, de
vérification et d'usinage.

Claims (36)

REVENDICATIONS
1. Boite de vitesses, par exemple boîte de vitesses à engrenages, caractérisée en ce qu'elle comprend: au moins deux arbres, par exemple un arbre d'entraînement de boîte qui peut être entraîné par un moteur à combustion au moyen d'un vilebrequin, un arbre de sortie de boîte de vitesses, et éventuellement un arbre intermédiaire, une série de paires de engrenages, et une machine électrique qui comprend au moins un rotor et un stator et qui peut être mise en service au
moyen d'un accouplement d'au moins l'un des arbres.
2. Boîte selon la revendication 1, caractérisée en ce que la machine électrique peut être commutée entre
les au moins deux arbres.
3. Boîte selon l'une quelconque des
revendications précédentes, caractérisée en ce que
la machine électrique peut être reliée au moyen
d'un accouplement à l'arbre de sortie de la boîte.
4. Boîte selon l'une quelconque des
revendications précédentes, caractérisée en ce que
la machine électrique peut être reliée au moyen d'un accouplement à l'arbre d'entraînement de la boîte.
5. Boîte selon l'une quelconque des
revendications précédentes, caractérisée en ce que
la machine électrique réduit une interruption de la force de traction, lors d'un processus de changement de la démultiplication de la boîte, en
communiquant un couple à l'arbre de sortie.
6. Boîte selon l'une quelconque des
revendications précédentes, caractérisée en ce que
l'arbre d'entraînement de boite peut être relié à
l'arbre de vilebrequin du moteur à combustion.
7. Boîte selon l'une quelconque des
revendications précédentes, caractérisée en ce que
la machine électrique peut intervenir sur l'arbre d'entraînement de la boîte au moyen d'un accouplement et que le moteur à combustion peut ainsipar exemple
être démarré au moyen de la machine électrique.
8. Boite selon l'une quelconque des
revendications précédentes, caractérisée en ce que
au moins une partie de la boite peut être
entraînée au moyen de la machine électrique.
9. Boîte selon l'une quelconque des
revendications précédentes, caractérisée en ce que
une énergie mécanique peut être convertie en énergie électrique, au moyen de la machine électrique dont le rotor est entraîné à rotation par une partie
de boite, et être accumulée dans un accumulateur.
10. Boîte selon l'une quelconque des
revendications précédentes, caractérisée en ce que
l'arbre d'entraînement de la boîte peut être relié à l'arbre du vilebrequin du moteur à combustion
au moyen d'un accouplement commutable.
11. Boîte selon l'une quelconque des
revendications précédentes, caractérisée en ce que
un axe de rotation du rotor de la machine électrique est agencé de façon coaxiale par rapport à l'arbre d'entraînement de la boîte ou à l'arbre de
sortie de la boîte.
12. Boîte selon l'une quelconque des
revendications précédentes, caractérisée en ce que
un arbre de rotor de la machine électrique est agencé en parallèle à l'arbre d'entraînement de boîte
ou à l'arbre de sortie de boite.
13. Boîte de vitesses, par exemple boîte de vitesse à engrenages qui comprend: au moins deux arbres, par exemple un arbre d'entraînement, un arbre de sortie et éventuellement un arbre intermédiaire, une série de paires d'engrenages, des engrenages, par exemple des engrenages fous, qui peuvent être reliés de façon fixe en rotation à un premier arbre au moyen d'accouplements et des engrenages, par exemple des engrenages de vitesses de la boîte agencés de façon fixe en rotation avec un deuxième arbre, et éventuellement un accouplement de démarrage commutable agencé sur le côté de l'entrée, caractérisée en ce que au moins un accouplement de changement du rapport de démultiplication de la boîte peut être manoeuvré de façon automatisée au moyen d'au moins une unité de manoeuvre.
14. Boite selon l'une quelconque des
revendications précédentes, caractérisée en ce que
l'accouplement destiné à relier au moins une roue folle à un arbre est un accouplement à engagement par friction.
15. Boîte selon l'une quelconque des
revendications précédentes, caractérisée en ce que
l'accouplement destiné à relier au moins une roue folle à un arbre comporte un dispositif de
synchronisation intercalé.
16. Boîte selon l'une quelconque des
revendications précédentes, caractérisée en ce que
l'accouplement de démarrage est un accouplement à
engagement par friction.
17. Boîte selon l'une quelconque des
revendications précédentes, caractérisée en ce que
l'accouplement de démarrage est un accouplement hydrodynamique.
18. Boîte selon l'une quelconque des
revendications précédentes, caractérisée en ce que
l'accouplement de démarrage est agencé dans une
zone d'espace d'une cloche d'accouplement.
19. Boîte selon l'une quelconque des
revendications précédentes, caractérisée en ce que
au moins l'accouplement de démarrage et/ou un autre accouplement sont des accouplements à friction
par voie sèche.
20. Boîte selon l'une quelconque des
revendications précédentes, caractérisée en ce que
l'accouplement de démarrage est agencé à
l'intérieur du carter de boîte.
21. Boîte selon l'une quelconque des
revendications précédentes, caractérisée en ce que
l'accouplement de démarrage est un convertisseur de couple hydrodynamique avec ou sans accouplement de
contournement de convertisseur.
22. Boite selon l'une quelconque des
revendications précédentes, caractérisée en ce que
l'unité de manoeuvre, par exemple un actionneur, destiné à manoeuvrer au moins le dispositif d'accouplement et/ou un autre accouplement, est un actionneur manoeuvré par fluide de pression qui comporte une alimentation de fluide sous pression et au moins une vanne qui commande l'amenée du fluide sous pression respectivement à un cylindre asservi
agencé sur les accouplements.
23. Boite selon l'une quelconque des
revendications précédentes, caractérisée en ce que
l'actionneur de manoeuvre destiné à manoeuvrer au moins l'accouplement de démarrage et/ou d'un autre accouplement, est un actionneur entraîné électriquement, éventuellement pourvu d'une boite de démultiplication ou de surmultiplication montée en
aval d'un moteur électrique ou d'un électroaimant.
24. Boîte selon l'une quelconque des
revendications précédentes, caractérisée en ce que
l'actionneur de manoeuvre destiné à manoeuvrer des accouplements de changement de vitesse est un accouplement manoeuvré par fluide sous pression qui comporte une alimentation en milieu sous pression et au moins une vanne, qui commande l'amenée du fluide sous pression respectivement à un cylindre asservi aux accouplements.
25. Boîte selon l'une quelconque des
revendications précédentes, caractérisée en ce que
l'actionneur de manoeuvre destiné à manoeuvrer au moins un accouplement est un actionneur entraîné électriquement, éventuellement pourvu d'une boîte de démultiplication ou de surmultiplication montée en
aval d'un moteur électrique ou d'un électroaimant.
26. Boîte selon l'une quelconque des
revendications précédentes, caractérisée en ce que
la boîte comporte une machine électrique qui sert de démarreur du moteur à combustion d'un véhicule et/ou de générateur pour engendrer une énergie électrique à partir d'une énergie cinétique et pour
renvoyer ou recycler celle-ci dans un accumulateur.
27. Boîte selon l'une quelconque des
revendications précédentes, caractérisée en ce que
la machine électrique peut être entraînée par l'intermédiaire d'une roue de vitesse de la boîte ou
entraîne cette roue.
28. Boîte selon l'une quelconque des
revendications précédentes, caractérisée en ce que
la machine électrique peut être entraînée par l'intermédiaire d'un volant du moteur à combustion ou
entraîne ce volant.
29. Boîte selon l'une quelconque des
revendications précédentes, caractérisée en ce que
la machine électrique peut être entraînée par l'intermédiaire d'un arbre d'entraînement de la boîte
ou entraîne cet arbre.
30. Boite selon l'une quelconque des
revendications précédentes, caractérisée en ce que
la machine électrique comporte un -stator et un rotor qui sont agencés de façon coaxiale à l'arbre d'entraînement de boîte et en ce que le rotor peut être relié de façon fixe à rotation à un volant ou à un élément relié à l'arbre
d'entraînement de boîte.
31. Boîte selon l'une quelconque des
revendications précédentes, caractérisée en ce que
la machine électrique est activée pendant un processus de commutation - en parcourant au moins les étapes suivantes dans l'ordre mentionné ici: dégagement de l'accouplement de démarrage, dégagement d'une vitesse actuelle, enclenchement d'une vitesse suivante, enclenchement de l'accouplement de démarrage - lorsque le couple transmis par le moteur à combustion à l'accouplement de démarrage n'est pas totalement transmis à l'arbre d'entraînement de la boite.
32. Boîte selon l'une quelconque des
revendications précédentes, caractérisée en ce que
le couple du moteur à combustion qui diminue lors de l'ouverture de l'accouplement de démarrage est au moins temporairement compensé par une contribution croissante du couple de la machine électrique pendant
le processus de commutation.
33. Boîte selon l'une quelconque des
revendications précédentes, caractérisée en ce que
la contribution du couple de la machine électrique est amenée, après ouverture totale de l'embrayage d'accouplement, d'un couple existant à un couple nécessaire dans un rapport de démultiplication nouvellement sélectionné.
34. Boîte selon l'une quelconque des revendications précédentes,
caractérisée en ce que le couple contribué par la machine électrique est maintenu, lorsque l'accouplement de démarrage est ouvert, pendant tout le processus de commutation entre les couples nécessaires pour les deux
rapports de démultiplication.
35. Boîte selon l'une quelconque des revendications précédentes,
caractérisée en ce que le couple contribué par la machine électrique lorsque l'accouplement de démarrage est ouvert est, au moins dans une plage partielle du processus de commutation, inférieur au couple minimal nécessaire pour le rapport de démultiplication pour lequel le couple nécessaire est plus petit.
36. Boîte selon l'une quelconque des revendications précédentes,
caractérisée en ce que la vitesse de rotation de la machine électrique est maintenue
constante pendant le processus de commutation.
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