FR2833537A1 - Driving device for hybrid automobile comprises i.c. engine with output shaft connected to gearbox input shaft and electric motor with rotor and stator connected to engine output shaft by planetary speed reduction transmission - Google Patents

Driving device for hybrid automobile comprises i.c. engine with output shaft connected to gearbox input shaft and electric motor with rotor and stator connected to engine output shaft by planetary speed reduction transmission Download PDF

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Abstract

The driving device comprises an i.c. engine (2) with an output shaft (5) connected to an input shaft (6) of a gearbox (4) by means of a de-clutchable coupling (7). An electric motor (3) with a rotor (12) and a stator (10) is connected to the engine output shaft by a planetary speed reduction transmission (9) comprising a sun wheel (14), a crown wheel (13), satellites (15) and satellite carriers (16). The rotor rotates with the crown wheel, the sun wheel being fixed.

Description

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Dispositif d'entraînement pour véhicule automobile hybride.  Drive device for hybrid motor vehicle.

La présente invention concerne un dispositif d'entraînement pour véhicule automobile, comprenant un moteur à combustion interne et un moteur électrique.  The present invention relates to a drive device for a motor vehicle, comprising an internal combustion engine and an electric motor.

Des efforts sont entrepris afin de réduire et de purifier les gaz d'échappement produits par les véhicules utilisant des moteurs à combustion interne, tels que des moteurs à essence ou des moteurs Diesel.  Efforts are being made to reduce and purify the exhaust gases produced by vehicles using internal combustion engines, such as petrol or diesel engines.

Des véhicules dits hybride comprennent des dispositifs d'entraînement du véhicule associant un moteur à combustion interne et un moteur électrique, afin de profiter des avantages de chaque type de motorisation. Le moteur électrique peut être utilisé pour apporter de l'énergie supplémentaire, par exemple lors des démarrages ou lors de fortes accélérations, ou pour entraîner le véhicule automobile. Le moteur électrique peut également être utilisé comme générateur afin de récupérer l'énergie excédentaire produite par le moteur à combustion interne, dans certaines conditions de roulage.  So-called hybrid vehicles include vehicle drive devices combining an internal combustion engine and an electric motor, in order to take advantage of the advantages of each type of engine. The electric motor can be used to provide additional energy, for example during start-ups or during strong acceleration, or to drive the motor vehicle. The electric motor can also be used as a generator in order to recover the excess energy produced by the internal combustion engine, under certain driving conditions.

On connaît par le document FR-2 782 958, un système d'entraînement pour véhicule automobile hybride. Un moteur à combustion interne comprend un vilebrequin susceptible d'être relié à l'arbre d'entrée d'une boîte de vitesses par l'intermédiaire d'un embrayage interposé. Un moteur électrique est en liaison d'entraînement avec le vilebrequin et/ou l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses par l'intermédiaire d'une transmission à démultiplication sous la forme d'une transmission à démultiplication planétaire comprenant une couronne, une roue solaire, des satellites et un porte-satellites.  Document FR-2 782 958 discloses a drive system for a hybrid motor vehicle. An internal combustion engine comprises a crankshaft capable of being connected to the input shaft of a gearbox by means of an interposed clutch. An electric motor is in drive connection with the crankshaft and / or the input shaft of the gearbox by means of a gear reduction in the form of a planetary gear transmission comprising a crown, a solar wheel, satellites and a planet carrier.

Cependant, le rotor du moteur électrique est solidaire en rotation de la roue solaire, le vilebrequin et/ou l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses étant solidaire en rotation de la couronne ou d'un porte-satellites de la transmission à démultiplication planétaire. Lorsque le vilebrequin du moteur à combustion interne est solidarisé en rotation avec la couronne ou le porte-satellites, la vitesse de rotation du vilebrequin est limitée, au rapport de démultiplication de la transmission planétaire près, par la vitesse de rotation du moteur électrique. Une telle limitation peut être gênante, notamment si l'on souhaite adapter un moteur électrique avec un moteur à combustion interne à essence, possédant des vitesses de rotation supérieures aux vitesses de rotation des moteurs du type diesel.  However, the rotor of the electric motor is integral in rotation with the sun wheel, the crankshaft and / or the input shaft of the gearbox being integral in rotation with the crown or with a planet carrier of the transmission to planetary gear. When the crankshaft of the internal combustion engine is secured in rotation with the crown or the planet carrier, the speed of rotation of the crankshaft is limited, to the reduction ratio of the planetary transmission, by the speed of rotation of the electric motor. Such a limitation can be troublesome, in particular if it is desired to adapt an electric motor with an internal combustion petrol engine, having rotational speeds greater than the rotational speeds of diesel type engines.

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Par ailleurs, le rapport de démultiplication entre le moteur électrique et le vilebrequin et/ou l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses augmente l'inertie du moteur électrique ramenée sur le vilebrequin et/ou l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses, ce qui peut provoquer des à-coups lors de changements de rapport de boîte de vitesses, dus à une mauvaise adaptation de la vitesse de rotation du moteur électrique et de la vitesse de rotation de l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses et/ou du vilebrequin.  Furthermore, the reduction ratio between the electric motor and the crankshaft and / or the input shaft of the gearbox increases the inertia of the electric motor brought back to the crankshaft and / or the input shaft of the gearbox, which can cause jolts when changing gearbox ratios, due to poor adaptation of the speed of rotation of the electric motor and the speed of rotation of the input shaft of the gearbox and / or crankshaft.

La présente invention propose un dispositif d'entraînement pour véhicule automobile avec moteur à combustion interne et moteur électrique, permettant de diminuer la vitesse de rotation du moteur électrique nécessaire aux différents fonctionnements dudit dispositif d'entraînement.  The present invention provides a drive device for a motor vehicle with internal combustion engine and electric motor, making it possible to reduce the speed of rotation of the electric motor necessary for the various operations of said drive device.

L'invention propose encore un dispositif d'entraînement pour véhicule automobile avec moteur à combustion interne et moteur électrique, permettant de diminuer l'inertie apparente du moteur électrique afin de rendre le fonctionnement du dispositif d'entraînement plus souple et plus confortable.

Figure img00020001
The invention also provides a drive device for a motor vehicle with internal combustion engine and electric motor, making it possible to reduce the apparent inertia of the electric motor in order to make the operation of the drive device more flexible and more comfortable.
Figure img00020001

L'invention propose également un dispositif d'entraînement pour véhicule rp automobile avec moteur à combustion interne et moteur électrique, permettant de limiter le dimensionnement à la fois du moteur à combustion interne et du moteur électrique, tout en conservant les performances du dispositif. The invention also provides a drive device for a motor vehicle rp with internal combustion engine and electric motor, making it possible to limit the dimensioning of both the internal combustion engine and the electric motor, while retaining the performance of the device.

Un dispositif d'entraînement pour véhicule automobile, selon un aspect de l'invention, comprend un moteur à combustion interne possédant un arbre de sortie pouvant être relié à un arbre d'entrée d'une boîte de vitesses par l'intermédiaire d'un embrayage. Le dispositif d'entraînement comprend en outre un moteur électrique comprenant un rotor et un stator, le moteur électrique étant en liaison d'entraînement avec l'arbre de sortie du moteur à combustion interne et/ou l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses par l'intermédiaire d'une transmission à démultiplication planétaire comprenant une roue solaire, une couronne, des satellites et un porte-satellites, le rotor du moteur électrique étant lié en rotation avec la couronne de la transmission à démultiplication planétaire, la roue solaire étant fixe.  A drive device for a motor vehicle, according to one aspect of the invention, comprises an internal combustion engine having an output shaft which can be connected to an input shaft of a gearbox by means of a clutch. The drive device further comprises an electric motor comprising a rotor and a stator, the electric motor being in drive connection with the output shaft of the internal combustion engine and / or the input shaft of the gearbox. of gears by means of a planetary gear transmission comprising a sun wheel, a crown, satellites and a planet carrier, the rotor of the electric motor being linked in rotation with the crown of the planetary gear transmission, the wheel solar being fixed.

L'utilisation d'une transmission à démultiplication planétaire permet l'utilisation du dispositif d'entraînement pour véhicule automobile selon différents modes de fonctionnement. Le moteur électrique peut être utilisé comme un alternateur-démarreur, la transmission à démultiplication planétaire permettant

Figure img00020002

d'appliquer un couple important pour provoquer le démarrage du moteur à ZD combustion interne, et permettant l'entraînement du rotor du moteur électrique par The use of a planetary gear transmission allows the use of the drive device for a motor vehicle according to different modes of operation. The electric motor can be used as an alternator-starter, the planetary transmission allowing
Figure img00020002

applying a high torque to cause the internal combustion engine to start, and allowing the rotor of the electric motor to be driven by

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l'intermédiaire du moteur à combustion interne pour transformer une partie de l'énergie délivrée par le moteur à combustion interne en énergie électrique stockée par exemple dans une batterie du véhicule automobile. Le moteur électrique peut également être utilisé en liaison d'entraînement avec l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses, le couple appliqué par le moteur électrique permettant un démarrage du véhicule automobile.  through the internal combustion engine to transform part of the energy delivered by the internal combustion engine into electrical energy stored for example in a battery of the motor vehicle. The electric motor can also be used in drive connection with the input shaft of the gearbox, the torque applied by the electric motor allowing the motor vehicle to start.

Le moteur électrique, dont le rotor est solidaire de la couronne de la transmission à démultiplication planétaire, peut entourer l'embrayage ou à la transmission à démultiplication planétaire, ce qui permet d'obtenir un dispositif d'entraînement compact. L'entraînement de la couronne à l'aide du rotor du moteur électrique facilite l'implantation du moteur électrique, et permet d'utiliser un moteur électrique dont le rotor possède un diamètre moyen élevé, de sorte que l'on peut obtenir des couples importants, tout en conservant un moteur électrique compact et léger.  The electric motor, the rotor of which is integral with the crown of the planetary gear transmission, can surround the clutch or the planetary gear transmission, which makes it possible to obtain a compact drive device. The drive of the crown using the rotor of the electric motor facilitates the installation of the electric motor, and allows the use of an electric motor whose rotor has a large average diameter, so that one can obtain torques important, while keeping a compact and light electric motor.

Comme le rotor est lié en rotation avec la couronne, la roue solaire étant fixe, le porte-satellites peut être lié en rotation avec l'arbre de sortie du moteur à combustion interne et/ou l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses, éventuellement à l'aide d'un dispositif d'accouplement débrayable. Cette disposition particulière permet d'obtenir un rapport de démultiplication favorable entre les différentes entrées/sorties de la transmission à démultiplication planétaire. Le régime de rotation du moteur à combustion interne est moins limité par le régime de rotation du moteur électrique. L'inertie de rotation du moteur électrique rapportée à l'axe de sortie du moteur à combustion interne et/ou l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses est diminuée, ce qui favorise la gestion des changements de rapport de boîte de vitesses.  As the rotor is linked in rotation with the crown, the solar wheel being fixed, the planet carrier can be linked in rotation with the output shaft of the internal combustion engine and / or the input shaft of the gearbox. gears, possibly using a disengageable coupling device. This particular arrangement makes it possible to obtain a favorable gear ratio between the various inputs / outputs of the planetary gear transmission. The rotation speed of the internal combustion engine is less limited by the rotation speed of the electric motor. The inertia of rotation of the electric motor relative to the output axis of the internal combustion engine and / or the input shaft of the gearbox is reduced, which favors the management of gearbox gear changes .

Le rotor, selon la disposition souhaitée, peut entourer radialement la couronne ou être décalé axialement par rapport à la couronne. Pour améliorer la compacité du dispositif d'entraînement, on peut prévoir que le rotor entoure radialement l'embrayage. Le stator peut entourer radialement le rotor, ou inversement, le rotor peut entourer radialement le stator.  The rotor, according to the desired arrangement, can radially surround the crown or be axially offset relative to the crown. To improve the compactness of the drive device, provision may be made for the rotor to radially surround the clutch. The stator can radially surround the rotor, or vice versa, the rotor can radially surround the stator.

Dans un mode de réalisation, le porte-satellites est lié en rotation avec un axe intermédiaire relié à une extrémité à l'arbre de sortie du moteur à combustion interne par l'intermédiaire d'un premier embrayage, et lié en rotation à l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses par l'intermédiaire d'un second embrayage.  In one embodiment, the planet carrier is linked in rotation with an intermediate axis connected at one end to the output shaft of the internal combustion engine by means of a first clutch, and linked in rotation to the gearbox input shaft via a second clutch.

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La présente invention et ses avantages seront mieux compris à l'étude de la description détaillée de modes de réalisation pris à titre d'exemples non limitatifs et illustrés par les dessins annexés, sur lesquels

Figure img00040001

- la figure 1 est une vue schématique d'un dispositif d'entraînement selon un ZD aspect de l'invention, dans un mode de fonctionnement ; - les figures 2 à 9 illustrent des modes de fonctionnement du dispositif d'entraînement de la figure 1 ; - les figures 10 à 12 représentent des graphiques illustrant entre autres le
Figure img00040002

mode de fonctionnement de la figure 4 ; ZD - les figures 13 à 15 représentent des graphiques illustrant entre autres le mode de fonctionnement de la figure 5 ; et - les figures 16 à 24 représentent des variantes du dispositif d'entraînement selon la figure 1.
Figure img00040003
The present invention and its advantages will be better understood on studying the detailed description of embodiments taken by way of nonlimiting examples and illustrated by the appended drawings, in which
Figure img00040001

- Figure 1 is a schematic view of a drive device according to a ZD aspect of the invention, in an operating mode; - Figures 2 to 9 illustrate modes of operation of the drive device of Figure 1; - Figures 10 to 12 represent graphs illustrating inter alia the
Figure img00040002

operating mode of FIG. 4; ZD - Figures 13 to 15 show graphs illustrating inter alia the operating mode of Figure 5; and - Figures 16 to 24 show variants of the drive device according to Figure 1.
Figure img00040003

Sur la figure 1, un dispositif d'entraînement 1 pour véhicule automobile c comprend un moteur à combustion interne 2, un moteur électrique référencé 3 dans son ensemble, et une boîte de vitesses 4. In FIG. 1, a drive device 1 for a motor vehicle c comprises an internal combustion engine 2, an electric motor referenced 3 as a whole, and a gearbox 4.

Un arbre de sortie 5 du moteur à combustion interne 2 peut être couplé en rotation avec un arbre d'entrée 6 de la boîte de vitesses 4 par l'intermédiaire d'un embrayage 7. La boîte de vitesses 4 permet, à partir d'un dispositif de commande non représenté sur la figure, de sélectionner un rapport de démultiplication entre l'arbre d'entrée 6 et un arbre de sortie 8 de la boîte de vitesses 4. Le dispositif de commande permet également provoquer la désolidarisation en rotation des arbres d'entrée 6 et de sortie 8.  An output shaft 5 of the internal combustion engine 2 can be coupled in rotation with an input shaft 6 of the gearbox 4 by means of a clutch 7. The gearbox 4 makes it possible, from a control device not shown in the figure, to select a reduction ratio between the input shaft 6 and an output shaft 8 of the gearbox 4. The control device also makes it possible to cause the disengagement in rotation of the shafts inlet 6 and outlet 8.

Le moteur électrique 3 est en liaison d'entraînement avec l'arbre d'entrée 6 de la boîte de vitesses 4 par l'intermédiaire d'une transmission à démultiplication planétaire référencée 9 dans son ensemble. Le moteur électrique 3 comprend un stator 10 fixe par rapport au véhicule 11 et un rotor 12. La transmission à démultiplication planétaire 9 comprend une couronne extérieure 13, une roue solaire 14, au moins un satellite 15 et un porte-satellites 16. La roue extérieure 13 est solidaire en rotation du rotor 12 du moteur électrique 3, par l'intermédiaire d'une liaison rigide 17. La roue solaire 14 est montée fixe par rapport au véhicule 11. Le porte-satellites 16 est solidaire en rotation de l'arbre d'entrée 6 de la boîte de vitesses 4.  The electric motor 3 is in drive connection with the input shaft 6 of the gearbox 4 via a planetary gear transmission referenced 9 as a whole. The electric motor 3 comprises a stator 10 fixed relative to the vehicle 11 and a rotor 12. The planetary gear transmission 9 comprises an outer ring 13, a sun wheel 14, at least one satellite 15 and a planet carrier 16. The wheel outer 13 is integral in rotation with the rotor 12 of the electric motor 3, by means of a rigid connection 17. The sun wheel 14 is mounted fixed relative to the vehicle 11. The planet carrier 16 is integral in rotation with the gearbox input shaft 6.

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La transmission à démultiplication planétaire 9 et le moteur électrique 3 ont été représentés partiellement sur les figures, de façon fonctionnelle et schématique, par des blocs se situant d'un côté d'un trait représentant l'arbre d'entrée 6 de la boîte de vitesses 4. Cependant, la transmission à démultiplication planétaire 9 et le moteur électrique 3 possèdent de façon connue une symétrie de révolution autour d'un axe central. Dans une représentation plus complète, les blocs schématisant la transmission à démultiplication planétaire 9 et le moteur électrique 3 devraient être accompagnés de blocs symétriques par rapport au trait représentant l'arbre d'entrée 6 de la boîte de vitesses 4.  The planetary gearbox 9 and the electric motor 3 have been shown partially in the figures, in a functional and schematic manner, by blocks situated on one side of a line representing the input shaft 6 of the gearbox. speeds 4. However, the planetary transmission 9 and the electric motor 3 have in known manner a symmetry of revolution about a central axis. In a more complete representation, the blocks diagramming the planetary transmission 9 and the electric motor 3 should be accompanied by blocks symmetrical with respect to the line representing the input shaft 6 of the gearbox 4.

Le stator 10 entoure radialement le rotor 12 qui lui-même entoure la couronne 13 ainsi que l'ensemble de la transmission à démultiplication planétaire 9.  The stator 10 radially surrounds the rotor 12 which itself surrounds the crown 13 as well as the assembly of the planetary gear transmission 9.

La transmission à démultiplication planétaire 9 entoure elle-même radialement

Figure img00050001

l'embrayage 7. Cette disposition du moteur électrique 3, de la transmission à CD démultiplication planétaire 9, et de l'embrayage 7 permet d'obtenir un dispositif d'entraînement de compacité axiale réduite. De plus, le rayon moyen du rotor 12, entourant la transmission à démultiplication planétaire 9, est important. On peut appliquer à l'aide du moteur électrique 3 un couple important sur la couronne extérieure 13, tout en conservant un moteur électrique de faibles dimensions,
Figure img00050002

compact, et léger. The planetary transmission 9 surrounds itself radially
Figure img00050001

the clutch 7. This arrangement of the electric motor 3, of the planetary gearbox CD transmission 9, and of the clutch 7 makes it possible to obtain a drive device with reduced axial compactness. In addition, the average radius of the rotor 12, surrounding the planetary transmission 9, is important. A large torque can be applied using the electric motor 3 to the outer ring 13, while keeping a small electric motor,
Figure img00050002

compact, and light.

Z-D
Le dispositif d'entraînement 1 permet la mise en oeuvre de différents modes de fonctionnement. Comme représenté sur la figure 1, le dispositif d'entraînement 1 peut permettre un démarrage du moteur à combustion interne, le moteur électrique 3 étant utilisé comme démarreur. ZD
The drive device 1 allows the implementation of different operating modes. As shown in FIG. 1, the drive device 1 can allow the internal combustion engine to start, the electric motor 3 being used as a starter.

La boîte de vitesses 4 est commandée de façon que l'arbre d'entrée 6 n'entraîne pas en rotation l'arbre de sortie 8. L'embrayage 7 est commandé pour solidariser en rotation l'arbre d'entrée 6 de la boîte de vitesses 4 et l'arbre de sortie 5 du moteur à combustion interne 2. On commande le moteur électrique 3 qui entraîne en rotation la couronne extérieure 13. En sortie de la transmission à démultiplication planétaire 9, un couple Cl, appliqué sur le porte-satellites 16, est transmis à l'arbre de sortie 5 du moteur à combustion interne 2. L'application d'un couple sur l'arbre de sortie 5 provoque le démarrage du moteur à combustion interne 2.  The gearbox 4 is controlled so that the input shaft 6 does not rotate the output shaft 8. The clutch 7 is controlled to secure the input shaft 6 of the gearbox in rotation 4 and the output shaft 5 of the internal combustion engine 2. The electric motor 3 is controlled which rotates the outer ring 13. At the output of the planetary gearbox 9, a torque Cl, applied to the door -satellites 16, is transmitted to the output shaft 5 of the internal combustion engine 2. The application of a torque on the output shaft 5 causes the internal combustion engine 2 to start.

Ce mode de fonctionnement rendu possible par le dispositif d'entraînement 1 permet de ne pas avoir recours à un démarreur indépendant pour démarrer le moteur à combustion interne 2.  This operating mode made possible by the drive device 1 means that an independent starter cannot be used to start the internal combustion engine 2.

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La figure 2 illustre un second mode de fonctionnement du dispositif d'entraînement 1, dans lequel le couple fourni par le moteur à combustion interne sert à l'entraînement du véhicule.  FIG. 2 illustrates a second mode of operation of the drive device 1, in which the torque supplied by the internal combustion engine is used to drive the vehicle.

L'embrayage 7 solidarise en rotation l'arbre de sortie 5 du moteur à combustion interne 2 et l'arbre d'entrée 6 de la boîte de vitesses 4. La boîte de vitesses 4 est commandée de façon que l'arbre d'entrée entraîne en rotation l'arbre de sortie 8 de la boîte de vitesses 4. Le moteur à combustion interne 2 exerce sur l'arbre de sortie 5 un couple C2 transmis par l'intermédiaire de l'embrayage 7 à l'arbre d'entrée 6 de la boîte de vitesses 4. En sortie de la boîte de vitesses 4, on obtient un couple CS2. La rotation du porte-satellites 16, solidaire en rotation de l'arbre 6 provoque la rotation du rotor 12 du moteur électrique 3, qui est libre en rotation.  The clutch 7 rotationally secures the output shaft 5 of the internal combustion engine 2 and the input shaft 6 of the gearbox 4. The gearbox 4 is controlled so that the input shaft rotates the output shaft 8 of the gearbox 4. The internal combustion engine 2 exerts on the output shaft 5 a torque C2 transmitted via the clutch 7 to the input shaft 6 of the gearbox 4. At the outlet of the gearbox 4, a torque CS2 is obtained. The rotation of the planet carrier 16, integral in rotation with the shaft 6 causes the rotor 12 of the electric motor 3 to rotate, which is free to rotate.

La figure 3 illustre un mode de fonctionnement du dispositif d'entraînement 1 dans lequel le moteur électrique 3 est utilisé comme générateur.  FIG. 3 illustrates an operating mode of the drive device 1 in which the electric motor 3 is used as a generator.

La boîte de vitesses 4 est commandée de sorte que l'arbre d'entrée 6 n'entraîne pas en rotation l'arbre de sortie 8. L'embrayage 7 est commandé pour solidariser en rotation l'arbre d'entrée 6 de la boîte de vitesses 4 et l'arbre de sortie 5 du moteur à combustion interne 2. Le couple C3 fourni par le moteur à combustion interne 2 est transmis par l'intermédiaire de l'embrayage 7 à l'arbre d'entrée 6 de la boîte de vitesses 4. Le couple C3 provoque la rotation du porte-satellites 16, et par l'intermédiaire de la transmission à démultiplication planétaire 9, la rotation du rotor 12 du moteur électrique 3. Le moteur électrique 3 est utilisé pour exercer une force contre-électromotrice s'opposant à la rotation du rotor 12, et permettant la récupération de l'énergie de rotation du rotor 3 sous forme d'énergie électrique, qui peut être stockée, par exemple dans une batterie du véhicule non représentée.  The gearbox 4 is controlled so that the input shaft 6 does not rotate the output shaft 8. The clutch 7 is controlled to secure in rotation the input shaft 6 of the box 4 and the output shaft 5 of the internal combustion engine 2. The torque C3 supplied by the internal combustion engine 2 is transmitted via the clutch 7 to the input shaft 6 of the gearbox 4. The torque C3 causes the rotation of the planet carrier 16, and through the planetary gear transmission 9, the rotation of the rotor 12 of the electric motor 3. The electric motor 3 is used to exert a force against -electromotive opposing the rotation of the rotor 12, and allowing the recovery of the rotation energy of the rotor 3 in the form of electrical energy, which can be stored, for example in a vehicle battery not shown.

Ce mode de fonctionnement montre que le dispositif d'entraînement 1 permet d'utiliser le moteur électrique 3 comme un alternateur. Il n'est donc plus nécessaire de prévoir un alternateur indépendant dans le véhicule automobile, pour récupérer de l'énergie sous forme électrique en vue de l'alimentation des équipements électriques de la voiture.  This operating mode shows that the drive device 1 makes it possible to use the electric motor 3 as an alternator. It is therefore no longer necessary to provide an independent alternator in the motor vehicle, to recover energy in electrical form for the supply of the electrical equipment of the car.

La figure 4 illustre un mode de fonctionnement qui est une combinaison des

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modes de fonctionnement illustrés par les figures 2 et 3 et dans lequel le moteur à 1 combustion interne 2 est utilisé à la fois pour l'entraînement du véhicule 11 et pour la récupération d'énergie sous forme électrique, en combinaison avec le moteur électrique 3. Figure 4 illustrates an operating mode which is a combination of
Figure img00060001

operating modes illustrated in FIGS. 2 and 3 and in which the internal combustion engine 1 is used both for driving the vehicle 11 and for recovering energy in electric form, in combination with the electric motor 3 .

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L'embrayage 7 est commandé pour solidariser en rotation l'arbre d'entrée 6 de la boîte de vitesses 4 et l'arbre de sortie 5 du moteur à combustion interne 2. La boîte de vitesses 4 est commandée pour que les arbres d'entrée 6 et de sortie 8 soient liés en rotation. Le moteur à combustion interne 2 fournit un couple C4 transmis à l'arbre d'entrée 6. Le moteur électrique 3 est utilisé comme générateur et exerce une force électromotrice résistante. Une partie C42 du couple C4 est utilisée pour entraîner en rotation le rotor 12 du moteur électrique 3 par l'intermédiaire de la transmission à démultiplication planétaire 9, une autre partie C41 étant utilisée pour entraîner en rotation l'arbre de sortie 8 de la boîte de vitesses 4 qui fournit un couple de sortie CS41.  The clutch 7 is controlled to secure in rotation the input shaft 6 of the gearbox 4 and the output shaft 5 of the internal combustion engine 2. The gearbox 4 is controlled so that the shafts inlet 6 and outlet 8 are linked in rotation. The internal combustion engine 2 supplies a torque C4 transmitted to the input shaft 6. The electric motor 3 is used as a generator and exerts a resistant electromotive force. A part C42 of the torque C4 is used to rotate the rotor 12 of the electric motor 3 via the planetary gear transmission 9, another part C41 being used to rotate the output shaft 8 of the gearbox 4 which provides output torque CS41.

La commande du moteur électrique 3 permet d'adapter la force électromotrice de résistance et donc le couple C42 nécessaire à l'entraînement du rotor 13, afin d'obtenir le couple de sortie CS41 nécessaire à l'entraînement du véhicule 11. Par exemple, on peut adapter la force de résistance du moteur électrique 3 pour utiliser le moteur à combustion interne 2 dans une plage de régime correspondant à un rendement maximum, pour récupérer de l'énergie sous forme électrique, et tout en diminuant la pollution provoquée par le moteur à combustion interne 2.  The control of the electric motor 3 makes it possible to adapt the electromotive resistance force and therefore the torque C42 necessary for driving the rotor 13, in order to obtain the output torque CS41 necessary for driving the vehicle 11. For example, the resistance force of the electric motor 3 can be adapted to use the internal combustion engine 2 within a speed range corresponding to maximum efficiency, to recover energy in electric form, and while reducing the pollution caused by the motor internal combustion 2.

La figure 5 illustre un mode de fonctionnement dans lequel le moteur électrique 3 est utilisé pour entraîner le véhicule automobile 11.  FIG. 5 illustrates an operating mode in which the electric motor 3 is used to drive the motor vehicle 11.

La boîte de vitesses 4 étant commandée pour lier en rotation les arbres d'entrée 6 et de sortie 8. L'embrayage 7 est commandé de sorte que l'arbre de sortie 5 du moteur à combustion interne 2 et l'arbre d'entrée 6 de la boîte de vitesses 4 ne sont plus solidarisés en rotation. Le moteur électrique 3 est commandé pour fournir en sortie de la transmission à démultiplication planétaire 9 un couple moteur C5 d'entraînement en rotation du porte-satellites 16 et de l'arbre d'entrée 6 de la boîte de vitesses 4. La boîte de vitesses 4 fournit en sortie un couple CS5.  The gearbox 4 being controlled to link in rotation the input shafts 6 and output shafts 8. The clutch 7 is controlled so that the output shaft 5 of the internal combustion engine 2 and the input shaft 6 of the gearbox 4 are no longer secured in rotation. The electric motor 3 is controlled to supply at the output of the planetary reduction gear 9 a motor torque C5 for driving in rotation the planet carrier 16 and the input shaft 6 of the gearbox 4. The gearbox speeds 4 provides a CS5 torque output.

Ce mode de fonctionnement est adapté pour les situations où le couple de sortie CS5 à fournir pour l'entraînement du véhicule 11 est faible. En effet, on sait que la zone de fonctionnement de faible couple et de faible vitesse de rotation des moteurs à combustion interne, correspond à une zone de faible rendement, et de production importante de gaz polluants. Par contre le couple moteur obtenu en sortie des moteurs électriques est indépendant de la vitesse de rotation dudit moteur électrique. On peut donc obtenir un couple important, même pour de faibles vitesses  This operating mode is suitable for situations where the output torque CS5 to be supplied for driving the vehicle 11 is low. In fact, it is known that the low torque and low rotational speed operating area of internal combustion engines corresponds to an area of low efficiency and of significant production of polluting gases. On the other hand, the motor torque obtained at the output of the electric motors is independent of the speed of rotation of said electric motor. We can therefore obtain a significant torque, even for low speeds

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Figure img00080001

de rotation du moteur électrique. Il peut donc être avantageux d'utiliser le moteur ZD électrique pour initier l'entraînement du véhicule 11, par exemple lors de démarrages en cycle urbain.
Figure img00080001

of rotation of the electric motor. It may therefore be advantageous to use the electric ZD motor to initiate the driving of the vehicle 11, for example during starts in the urban cycle.

La figure 6 illustre un mode de fonctionnement intermédiaire entre les modes de fonctionnement illustrés par les figures 1 et 5, dans lequel le moteur électrique fournit un couple moteur utilisé d'une part pour l'entraînement du véhicule

Figure img00080002

11 et d'autre part pour le démarrage du moteur à combustion interne 2, dans une ZD situation de roulage du véhicule 11. FIG. 6 illustrates an intermediate operating mode between the operating modes illustrated by FIGS. 1 and 5, in which the electric motor provides a motor torque used on the one hand for driving the vehicle
Figure img00080002

11 and on the other hand for starting the internal combustion engine 2, in a ZD vehicle driving situation 11.

Le véhicule 11 étant en roulage, sa vitesse d'avancement est non nulle. La ZD boîte de vitesses 4 étant commandée pour lier en rotation les arbres d'entrée 6 et de sortie 8. Le moteur électrique 3 transmet par l'intermédiaire de la transmission à démultiplication planétaire 9 un couple moteur C6. L'embrayage 7 est initialement commandé de façon que les arbres 5 et 6 sont désolidarisés, puis, de façon à les solidariser progressivement pour forcer la rotation de l'arbre de sortie 5 du moteur à combustion interne 2 en vue de son démarrage. Une partie C61 du couple moteur C6 sert à l'entraînement en rotation de l'arbre d'entrée 6, l'autre partie C62 servant à l'entraînement en rotation de l'arbre de sortie 5. Le couple C62 provoque le démarrage du moteur à combustion interne 2. La boîte de vitesses 4 fournit en sortie un couple CS61. The vehicle 11 being in running, its forward speed is not zero. The gearbox ZD 4 is controlled to link the input and output shafts 6 and the output shaft 8 in rotation. The electric motor 3 transmits by means of the planetary gear transmission 9 an engine torque C6. The clutch 7 is initially controlled so that the shafts 5 and 6 are separated, then, so as to gradually join them to force the rotation of the output shaft 5 of the internal combustion engine 2 in order to start it. A part C61 of the motor torque C6 is used for the rotary drive of the input shaft 6, the other part C62 used for the rotary drive of the output shaft 5. The torque C62 causes the starting of the internal combustion engine 2. The gearbox 4 outputs CS61 torque.

Ce mode de fonctionnement est utilisé pour passer d'un mode de

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fonctionnement du type illustré par la figure 5, dans lequel le moteur électrique est 1 utilisé pour l'entraînement du véhicule 11, à un mode de fonctionnement utilisant le moteur à combustion interne 2, seul ou en combinaison avec le moteur électrique 3. This operating mode is used to switch from a
Figure img00080003

operation of the type illustrated in FIG. 5, in which the electric motor is 1 used for driving the vehicle 11, to an operating mode using the internal combustion engine 2, alone or in combination with the electric motor 3.

Dans une situation de roulage, et d'entraînement à l'aide du moteur

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électrique 3, on peut également choisir, lors du démarrage du moteur à combustion ZID interne 2, de commander la boîte de vitesses 4 de sorte que les arbres d'entrée 6 et de sortie 8 ne soient plus liés en rotation pendant le démarrage du moteur à combustion interne 2. Ce mode de fonctionnement est illustré par la figure 7. La seule différence est qu'aucun couple de sortie n'est appliqué sur l'arbre de sortie 8 de la boîte de vitesses 4. Le couple moteur C7 appliqué en sortie de la transmission à démultiplication planétaire est transmis à l'arbre de sortie 5 du moteur à combustion interne 2. In a driving situation, and driving with the engine
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electric 3, you can also choose, when starting the internal ZID combustion engine 2, to control the gearbox 4 so that the input shafts 6 and output shafts 8 are no longer linked in rotation during engine start-up internal combustion 2. This operating mode is illustrated in Figure 7. The only difference is that no output torque is applied to the output shaft 8 of the gearbox 4. The engine torque C7 applied in output of the planetary gearbox is transmitted to the output shaft 5 of the internal combustion engine 2.

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La figure 8 illustre un mode de fonctionnement dans lequel le moteur électrique 3 et le moteur à combustion interne 2 fournissent tous deux un couple moteur.  FIG. 8 illustrates an operating mode in which the electric motor 3 and the internal combustion engine 2 both supply an engine torque.

L'embrayage 7 est commandé pour solidariser en rotation les arbres 5 et 6.  The clutch 7 is controlled to secure the shafts 5 and 6 in rotation.

La boîte de vitesses 4 est commandée pour lier en rotation les arbres d'entrée 6 et de sortie 8. Le moteur électrique fournit en sortie de la transmission à démultiplication planétaire 9 un couple moteur C81, le moteur à combustion interne fournissant en sortie un couple moteur C82. On obtient en entrée de la boîte de vitesses 4 un couple moteur C8 qui est la somme des couples C81 et C82. En sortie de la boîte de vitesses 4, on obtient un couple CS8
La combinaison des couples fournis par les moteurs électrique 3 et à

Figure img00090001

combustion interne 2 permet un gain de puissance, par exemple lors d'une phase 1 d'accélération, lors d'une phase de démarrage ou lors d'une phase de dépassement e d'un autre véhicule automobile. Ce mode de fonctionnement peut être également utile pour faciliter un démarrage en côte, le franchissement d'un obstacle, comme un trottoir, ou pour éviter que le véhicule ne recule lorsque le véhicule est arrêté. The gearbox 4 is controlled to link in rotation the input and output shafts 6 and 8. The electric motor provides at the output of the planetary reduction transmission 9 an engine torque C81, the internal combustion engine providing at output a torque C82 engine. At the input of the gearbox 4, a motor torque C8 is obtained which is the sum of the couples C81 and C82. At the output of gearbox 4, a torque CS8 is obtained
The combination of torques provided by electric motors 3 and
Figure img00090001

internal combustion 2 allows a power gain, for example during an acceleration phase 1, during a start-up phase or during an overtaking phase of another motor vehicle. This operating mode can also be useful to facilitate starting on a hill, crossing an obstacle, such as a sidewalk, or to prevent the vehicle from rolling back when the vehicle is stopped.

La combinaison des moteurs électrique 3 et à combustion interne 2 peut permettre d'utiliser des moteurs moins performants, plus compacts, et moins polluants, tout en conservant des performances suffisantes et satisfaisantes pour l'ensemble du dispositif d'entraînement 1 du véhicule 11.  The combination of electric motors 3 and internal combustion 2 can make it possible to use less efficient, more compact and less polluting motors, while maintaining sufficient and satisfactory performance for the entire drive device 1 of vehicle 11.

La figure 9 illustre un mode de fonctionnement adapté aux phases de freinage du véhicule automobile 11.  FIG. 9 illustrates an operating mode adapted to the braking phases of the motor vehicle 11.

La boîte de vitesses 4 est commandée pour lier en rotation les arbres

Figure img00090002

d'entrée 6 et de sortie 8. L'embrayage 7 est commandé pour coupler en rotation les eD arbres 5 et 6. En phase de freinage, l'arbre de sortie 8 de la boîte de vitesses 4 fourni 1 un couple entraînant CS9 qui correspond à l'inertie du véhicule automobile en phase de freinage ou dans une pente, en descente. Le couple CS9 est transmis à l'arbre d'entrée 6 de la boîte de vitesses 9 sous la forme d'un couple C9. Gearbox 4 is controlled to link the shafts in rotation
Figure img00090002

input 6 and output 8. The clutch 7 is controlled to couple the eD shafts 5 and 6 in rotation. In braking, the output shaft 8 of the gearbox 4 provides 1 a torque driving CS9 which corresponds to the inertia of the motor vehicle during braking or on a slope, downhill. The torque CS9 is transmitted to the input shaft 6 of the gearbox 9 in the form of a torque C9.

Une partie C91 du couple C9 est transmise par l'intermédiaire de l'embrayage 7 à l'arbre de sortie 5 du moteur à combustion interne 2, l'autre partie C92 étant transmise au moteur électrique 3 par l'intermédiaire de la transmission à démultiplication planétaire 9. Le moteur à combustion interne 2 exerce un couple résistant de freinage permettant d'obtenir un frein moteur . De même, on  Part C91 of the torque C9 is transmitted via the clutch 7 to the output shaft 5 of the internal combustion engine 2, the other part C92 being transmitted to the electric motor 3 via the transmission to planetary gear 9. The internal combustion engine 2 exerts a resisting braking torque making it possible to obtain an engine brake. Likewise, we

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commande le moteur électrique 3 en mode générateur, de sorte qu'il exerce un couple de freinage, tout en permettant une récupération d'énergie électrique.  controls the electric motor 3 in generator mode, so that it exerts braking torque, while allowing recovery of electric energy.

On peut commander le moteur électrique 3 afin qu'il exerce le couple résistant souhaité. Dans une phase de freinage, on récupérera le maximum d'énergie sous forme électrique. Dans une phase de descente, dans une pente, on pourra commander le moteur électrique 3 pour adapter la vitesse du véhicule 11, sans avoir recours aux freins du véhicule 11, pour éviter un échauffement. On dispose, grâce au dispositif d'entraînement 1, d'un frein électrique.  The electric motor 3 can be controlled so that it exerts the desired resistant torque. In a braking phase, the maximum energy will be recovered in electrical form. In a descent phase, on a slope, the electric motor 3 can be controlled to adapt the speed of the vehicle 11, without using the brakes of the vehicle 11, to avoid overheating. Thanks to the drive device 1, there is an electric brake.

Bien entendu, à partir de ce mode de fonctionnement, on peut dériver deux modes de fonctionnement différents. Dans un premier mode de fonctionnement, l'embrayage 7 est débrayé. Seul le moteur électrique 3 fournit alors un couple résistant de freinage, pour récupérer de l'énergie sous forme électrique tout en freinant le véhicule. Dans un deuxième mode de fonctionnement, on commande le moteur électrique de sorte qu'il n'exerce pas de couple de freinage. Seul le moteur à combustion interne exerce un couple de freinage.  Of course, from this operating mode, two different operating modes can be derived. In a first operating mode, the clutch 7 is disengaged. Only the electric motor 3 then supplies a resistant braking torque, to recover energy in electric form while braking the vehicle. In a second operating mode, the electric motor is controlled so that it does not exert braking torque. Only the internal combustion engine exerts braking torque.

Lors des changements de rapport de boîte de vitesses, il est nécessaire d'adapter la vitesse de rotation des arbres d'entrée 6 et de sortie 8 de la boîte de vitesses 4. Le dispositif d'entraînement 1 peut permettre de faciliter les changements de rapport.  When changing gearbox ratios, it is necessary to adapt the speed of rotation of the input shafts 6 and output 8 of the gearbox 4. The drive device 1 can make it easier to change gear report.

Les figures 10 à 12 sont des graphiques illustrant un changement de rapport de boîte de vitesses montant à l'aide du dispositif d'entraînement 1. Un graphique comprend un axe des abscisses 18 où sont portés des points 19,20, 21 correspondants respectivement à la couronne extérieure 13, au porte-satellites 16, et à la roue solaire 14, et des axes verticaux Al, A2, A3 passant par les points 19,20, 21, sur lesquels sont portées en ordonnée les vitesses de rotation respectivement de la couronne extérieure 13, du porte-satellites 16 et de la roue solaire 14. Le point 20 se situe entre les points 19 et 21, en étant distant du point 19 d'une longueur équivalente à 1, et distant du point 21 d'une longueur équivalente à et, et étant défini comme :

Figure img00100001

avec Zc nombre de dents de la couronne 13 ZRS nombre de dents de la roue solaire 14 FIGS. 10 to 12 are graphs illustrating a change in gear ratio going up with the aid of the driving device 1. A graph comprises an axis of the abscissae 18 where points 19,20, 21 corresponding to respectively the outer ring 13, the planet carrier 16, and the sun wheel 14, and vertical axes A1, A2, A3 passing through the points 19, 20, 21, on which are plotted on the ordinate the rotational speeds respectively of the outer ring 13, of the planet carrier 16 and of the sun wheel 14. The point 20 is located between the points 19 and 21, being distant from the point 19 by a length equivalent to 1, and distant from the point 21 of a length equivalent to and, and being defined as:
Figure img00100001

with Zc number of teeth of the crown 13 ZRS number of teeth of the sun wheel 14

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Un tel graphique permet de retrouver la vitesse de rotation d'un élément à partir de la connaissance de la vitesse de rotation des deux autres éléments de la

Figure img00110001

transmission à démultiplication planétaire 9. En effet, d'après la formule de Willis : (l+fx)-=+oc avec : wps vitesse de rotation du porte-satellites 16 wus vitesse de rotation de la roue solaire 14 Wc vitesse de rotation de la couronne 13
En plaçant les vitesses de rotation de deux éléments sur l'axe des ordonnées correspondant, et en traçant une droite passant par ces deux points, on obtient un point d'intersection sur l'axe des ordonnées du troisième élément, dont l'ordonnée correspond à la vitesse de rotation de ce dernier. On représente en outre par des flèches verticales orientées vers le haut un couple moteur, et par des flèches verticales orientées vers le bas, un couple résistant exercé par un élément moteur lié à l'élément correspondant de la transmission à démultiplication planétaire 9. Such a graph makes it possible to find the speed of rotation of an element from knowledge of the speed of rotation of the other two elements of the
Figure img00110001

planetary gearbox 9. Indeed, according to Willis' formula: (l + fx) - = + oc with: wps speed of rotation of the planet carrier 16 wus speed of rotation of the solar wheel 14 Wc speed of rotation crown 13
By placing the rotational speeds of two elements on the corresponding ordinate axis, and by drawing a straight line passing through these two points, we obtain a point of intersection on the ordinate axis of the third element, whose ordinate corresponds at the speed of rotation of the latter. There is also shown by vertical arrows oriented upwards a driving torque, and by vertical arrows oriented downwards, a resistive torque exerted by a driving element linked to the corresponding element of the planetary gear transmission 9.

Lors du changement de rapport montant, la vitesse de rotation de l'arbre de sortie 8 de la boîte de vitesses 4, qui correspond à la vitesse du véhicule, restera à peu près identique, alors que la vitesse de rotation de l'arbre d'entrée 6 doit être diminuée pour que le rapport entre la vitesse de rotation de l'arbre d'entrée 6 et de l'arbre de sortie 8 corresponde au rapport de boîte de vitesses qui va être engagé.  When changing the gear ratio, the speed of rotation of the output shaft 8 of the gearbox 4, which corresponds to the speed of the vehicle, will remain roughly identical, while the speed of rotation of the shaft d input 6 must be reduced so that the ratio between the speed of rotation of the input shaft 6 and the output shaft 8 corresponds to the gearbox ratio that will be engaged.

Les figures 10 à 12 correspondent à un mode de fonctionnement illustré par la figure 4, dans lequel le couple C4 fourni par le moteur à combustion interne 2 permet l'entraînement en rotation de l'arbre d'entrée 6 de la boîte de vitesses 4, et du rotor 12 du moteur électrique 3 fonctionnant en générateur et exerçant un couple résistant. Dans ce mode de fonctionnement, la roue solaire 14 est fixe par rapport au véhicule, de sorte que sa vitesse de rotation est toujours nulle.  Figures 10 to 12 correspond to an operating mode illustrated by Figure 4, in which the torque C4 supplied by the internal combustion engine 2 allows the input shaft 6 of the gearbox 4 to rotate. , and of the rotor 12 of the electric motor 3 operating as a generator and exerting a resistant torque. In this operating mode, the solar wheel 14 is fixed relative to the vehicle, so that its speed of rotation is always zero.

La figure 10 illustre une phase de régime permanent correspondant à une droite de fonctionnement El. Les étapes suivantes, illustrées par les figures 11 et 12 correspondent aux droites de fonctionnement E2 et E3 représentées en pointillés sur la figure 10. Le moteur à combustion interne 2 couplé à la boîte de vitesses 4 exerce  FIG. 10 illustrates a steady state phase corresponding to an operating line E1. The following steps, illustrated by FIGS. 11 and 12 correspond to the operating lines E2 and E3 shown in dotted lines in FIG. 10. The internal combustion engine 2 coupled to the gearbox 4 exercises

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un couple moteur CM1 sur le porte-satellites 16. Le moteur électrique 3 fonctionnant en générateur exerce un couple résistant CR1 sur la couronne extérieure 13.  a motor torque CM1 on the planet carrier 16. The electric motor 3 operating as a generator exerts a resistant torque CR1 on the outer ring 13.

Sur la figure 11 est représentée une étape intermédiaire du changement de rapport de boîte de vitesses, dans laquelle la boîte de vitesses 4 est commandée de sorte que les arbres d'entrée 6 et de sortie 8 ne sont plus liés en rotation. Le moteur électrique 3 est commandé pour exercer un couple résistant CR2 pour ralentir la vitesse de rotation du porte-satellites 16 et de l'arbre d'entrée 6. Le couple résistant CR2 est en fait la somme d'un couple moteur CM21 qui correspond à l'inertie de rotation du rotor 12 et d'un couple résistant CR21 résultant de la commande du moteur électrique 3. Plus l'inertie de rotation du rotor 12 ramenée à l'arbre d'entrée 6 est grande, plus le couple CM21 est élevé et pénalise le ralentissement de l'arbre d'entrée 6 de la boîte de vitesses 4. La durée de changement de rapport de boîte de vitesses s'en trouve augmentée, pour le même couple résistant CR21.  In FIG. 11 is shown an intermediate stage of the gearbox gear change, in which the gearbox 4 is controlled so that the input shafts 6 and output shafts 8 are no longer linked in rotation. The electric motor 3 is controlled to exert a resisting torque CR2 to slow down the speed of rotation of the planet carrier 16 and the input shaft 6. The resisting torque CR2 is in fact the sum of a motor torque CM21 which corresponds to the inertia of rotation of the rotor 12 and of a resisting torque CR21 resulting from the control of the electric motor 3. The greater the inertia of rotation of the rotor 12 brought back to the input shaft 6, the greater the torque CM21 is high and penalizes the slowing down of the input shaft 6 of the gearbox 4. The duration of gearbox gear change is increased, for the same resisting torque CR21.

Comme la roue solaire 14 est toujours immobile, d'après la formule de

Figure img00120001

Willis, on a toujours : (1 + a)- (O,, = a. WC (J) RS = 0 Soit JR l'inertie de rotation du rotor 12. L'inertie de rotation du rotor 12 ramenée à l'axe de rotation du porte-satellites 16 est donc :
Figure img00120002
As the solar wheel 14 is always stationary, according to the formula of
Figure img00120001

Willis, we always have: (1 + a) - (O ,, = a. WC (J) RS = 0 Let JR be the rotor rotation inertia 12. The rotor rotation inertia 12 brought back to the axis of rotation of the planet carrier 16 is therefore:
Figure img00120002

La disposition particulière du dispositif d'entraînement 1, dans laquelle le rotor 12 est solidaire de la couronne 13, la roue solaire 14 est solidaire du stator 10, et le porte-satellites 16 est lié en rotation à l'arbre d'entrée 6 de la boîte de vitesses 4, permet d'obtenir une inertie faible du rotor 12 ramenée à l'arbre d'entrée 6, plus favorable au changement de rapport de boîte de vitesses.

Figure img00120003
The particular arrangement of the drive device 1, in which the rotor 12 is secured to the crown 13, the sun wheel 14 is secured to the stator 10, and the planet carrier 16 is linked in rotation to the input shaft 6 of the gearbox 4, allows to obtain a low inertia of the rotor 12 reduced to the input shaft 6, more favorable to the change of gearbox ratio.
Figure img00120003

La figure 12 illustre le fonctionnement permanent suivant le changement de z : l rapport, et correspondant à la droite de fonctionnement E3. Le moteur électrique 3 exerce un couple résistant CR3, le moteur à combustion interne exerçant sur le portesatellites 16 un couple moteur CM3. FIG. 12 illustrates the permanent operation according to the change of z: l ratio, and corresponding to the operating line E3. The electric motor 3 exerts a resistant torque CR3, the internal combustion engine exerting on the satellite carriers 16 a motor torque CM3.

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Grâce au dispositif d'entraînement 1, on peut effectuer le changement de rapport de boîte de vitesses, sans désolidariser l'arbre de sortie 5 du moteur à combustion interne 2 et l'arbre d'entrée 6 de la boîte de vitesses 4 à l'aide de l'embrayage 7, et en utilisant l'énergie de rotation du moteur à combustion interne 2 et du moteur électrique 3 pour récupérer de l'énergie sous forme électrique.  Thanks to the drive device 1, it is possible to change the gearbox ratio, without separating the output shaft 5 from the internal combustion engine 2 and the input shaft 6 from the gearbox 4 to 1. using the clutch 7, and using the rotational energy of the internal combustion engine 2 and the electric motor 3 to recover energy in electrical form.

Bien entendu, si cela est nécessaire, le moteur électrique 3 peut être utilisé pour fournir un couple moteur permettant d'adapter la vitesse de rotation de l'arbre d'entrée 6 de la boîte de vitesses 4.  Of course, if necessary, the electric motor 3 can be used to supply a motor torque making it possible to adapt the speed of rotation of the input shaft 6 of the gearbox 4.

Les figures 13 à 15 illustrent un passage montant d'un rapport de boîte de vitesses dans le cas où seul le moteur électrique 3 est utilisé pour entraîner le véhicule automobile 11. L'embrayage 7 est commandé pour désolidariser l'arbre de sortie 5 du moteur à combustion interne 2 et l'arbre d'entrée 6 de la boîte de vitesses 4. Le moteur électrique 3 exerce un couple moteur CM4 sur la couronne extérieure 13, la boîte de vitesses 4 exerçant un couple résistant CR4 sur le porte-satellites 16.  Figures 13 to 15 illustrate an upward shift of a gearbox ratio in the case where only the electric motor 3 is used to drive the motor vehicle 11. The clutch 7 is controlled to separate the output shaft 5 from the internal combustion engine 2 and the input shaft 6 of the gearbox 4. The electric motor 3 exerts a motor torque CM4 on the outer ring 13, the gearbox 4 exerting a resistant torque CR4 on the planet carrier 16.

Comme illustré sur la figure 14, la boîte de vitesses 4 est commandée de sorte que les arbres d'entrée 6 et de sortie 8 ne sont pas liés en rotation. On commande le moteur électrique 3 comme générateur pour créer un couple résistant CR5, qui est la somme d'un couple moteur CM51 dû à l'inertie de rotation du rotor 12 et d'un couple résistant CR51 crée par une force électromotrice. La boîte de vitesses 4 exerce un couple moteur CM5 du à son inertie de rotation. Le couple résistant CR5 permet de diminuer la vitesse de rotation de l'arbre d'entrée 6 de la boîte de vitesses 4.

Figure img00130001
As illustrated in FIG. 14, the gearbox 4 is controlled so that the input shafts 6 and the output shafts 8 are not linked in rotation. The electric motor 3 is controlled as a generator to create a resistant torque CR5, which is the sum of a motor torque CM51 due to the inertia of rotation of the rotor 12 and a resistant torque CR51 created by an electromotive force. The gearbox 4 exerts a motor torque CM5 due to its rotational inertia. The resistive torque CR5 makes it possible to reduce the speed of rotation of the input shaft 6 of the gearbox 4.
Figure img00130001

Comme illustré sur la figure 15, lorsque la vitesse de rotation de l'arbre 1 > d'entrée 6 correspond au rapport de boîte de vitesses désiré, on enclenche ce dernier. As illustrated in FIG. 15, when the speed of rotation of the input 1> shaft 6 corresponds to the desired gear ratio, the latter is engaged.

On utilise à nouveau le moteur électrique 3 pour entraîner le véhicule 11, en solidarisant en rotation, éventuellement progressivement, l'arbre de sortie 5 du moteur à combustion interne 2 et l'arbre d'entrée 6 de la boîte de vitesses 4 à l'aide de l'embrayage 7. Le moteur électrique 3 exerce un couple moteur CM6 sur la couronne extérieure 13, alors que la boîte de vitesses 4 exerce un couple résistant CR6 sur le porte-satellites 16. The electric motor 3 is again used to drive the vehicle 11, by integrating in rotation, possibly progressively, the output shaft 5 of the internal combustion engine 2 and the input shaft 6 of the gearbox 4 to 1 using the clutch 7. The electric motor 3 exerts a motor torque CM6 on the outer ring 13, while the gearbox 4 exerts a resistant torque CR6 on the planet carrier 16.

Dans les modes de fonctionnement illustrés par les figures 10 à 12 et 13 à 15, on utilise le moteur électrique 3 comme générateur pour créer un couple résistant et freiner l'arbre d'entrée 6 de la boîte de vitesses 4 pour diminuer sa vitesse de rotation. L'inertie de rotation du rotor 12 du moteur électrique s'oppose au  In the operating modes illustrated in FIGS. 10 to 12 and 13 to 15, the electric motor 3 is used as a generator to create a resistant torque and brake the input shaft 6 of the gearbox 4 to reduce its speed. rotation. The inertia of rotation of the rotor 12 of the electric motor opposes the

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ralentissement de la vitesse de rotation du rotor du moteur électrique 3. La disposition particulière de la transmission à démultiplication planétaire 9 permet d'obtenir une inertie équivalente faible du moteur électrique 3 rapportée à l'arbre d'entrée 6 de la boîte de vitesses 4.  slowing down of the rotation speed of the rotor of the electric motor 3. The particular arrangement of the planetary gear transmission 9 makes it possible to obtain a low equivalent inertia of the electric motor 3 relative to the input shaft 6 of the gearbox 4 .

L'utilisation du moteur électrique 3 pour les passages de boîte de vitesses n'est pas limitée aux modes de fonctionnement décrit par les figures 10 à 15, mais peut être adapté aux modes de fonctionnement qui le permettent.  The use of the electric motor 3 for gearbox passages is not limited to the operating modes described in FIGS. 10 to 15, but can be adapted to the operating modes which allow it.

En particulier, les modes de fonctionnement des figures 10 à 12 et 13 à 15 peuvent facilement être adaptés pour le passage descendant de rapport de boîte de vitesses. Dans ce cas, on utilisera le moteur électrique 3 pour créer un couple moteur permettant d'augmenter la vitesse de rotation de l'arbre d'entrée 6 de la boîte de vitesses 4, afin d'adapter sa vitesse de rotation à la vitesse de rotation de l'arbre de sortie 8 correspondant à la vitesse du véhicule.  In particular, the operating modes of FIGS. 10 to 12 and 13 to 15 can easily be adapted for the downward shift of gearbox ratio. In this case, the electric motor 3 will be used to create a motor torque making it possible to increase the speed of rotation of the input shaft 6 of the gearbox 4, in order to adapt its speed of rotation to the speed of rotation of the output shaft 8 corresponding to the speed of the vehicle.

Les figures 16 à 24 illustrent d'autres modes de réalisation du dispositif d'entraînement 1.  Figures 16 to 24 illustrate other embodiments of the drive device 1.

Sur la figure 16, le rotor 12 entoure radialement le stator 10, qui entoure luimême l'embrayage 7. Le moteur électrique 3 est décalé axialement par rapport à la transmission à démultiplication planétaire 9. Sur la figure 17, la disposition est identique à celle de la figure 16, à ceci près que le rotor 12 est disposé radialement entre l'embrayage 7 et le stator 10. Ces dispositions permettent d'obtenir un dispositif compact radialement.  In FIG. 16, the rotor 12 radially surrounds the stator 10, which itself surrounds the clutch 7. The electric motor 3 is axially offset with respect to the planetary gear transmission 9. In FIG. 17, the arrangement is identical to that of FIG. 16, except that the rotor 12 is arranged radially between the clutch 7 and the stator 10. These arrangements make it possible to obtain a radially compact device.

La figure 18 illustre un mode de réalisation similaire à celui de la figure 1, à ceci près que le moteur électrique 3 et la transmission à démultiplication planétaire 9 sont décalés axialement par rapport à l'embrayage 7.  FIG. 18 illustrates an embodiment similar to that of FIG. 1, except that the electric motor 3 and the planetary gear transmission 9 are axially offset with respect to the clutch 7.

Sur les figures 19 et 20, la transmission à démultiplication planétaire 9 et le moteur électrique 3 sont décalés axialement par rapport à l'embrayage 7, et se situent entre l'embrayage 7 et la boîte de vitesses 4. Le moteur électrique 3 est décalé axialement par rapport à la transmission à démultiplication planétaire 9, en se situant du côté de la transmission à démultiplication planétaire 9 opposée à l'embrayage 7.

Figure img00140001

Selon la configuration désirée, le rotor 12 entoure radialement le stator 10 (figure 19), 1 ou le stator 10 entoure radialement le rotor 12 (figure 20). In FIGS. 19 and 20, the planetary transmission 9 and the electric motor 3 are offset axially with respect to the clutch 7, and are located between the clutch 7 and the gearbox 4. The electric motor 3 is offset axially with respect to the planetary gear transmission 9, being situated on the side of the planetary gear transmission 9 opposite to the clutch 7.
Figure img00140001

Depending on the desired configuration, the rotor 12 radially surrounds the stator 10 (Figure 19), 1 or the stator 10 radially surrounds the rotor 12 (Figure 20).

Les figures 21 et 22 sont similaires respectivement aux figures 19 et 20, à ceci près que le moteur électrique 3 se situe axialement entre l'embrayage 7 et la transmission à démultiplication planétaire 9.  FIGS. 21 and 22 are similar to FIGS. 19 and 20 respectively, except that the electric motor 3 is located axially between the clutch 7 and the planetary gear transmission 9.

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La figure 23 illustre un mode de réalisation dans lequel le moteur électrique 3 est en liaison de transmission par l'intermédiaire de la transmission à démultiplication planétaire 9 avec un arbre intermédiaire 26 situé entre l'arbre de sortie du moteur à combustion interne 2 et l'arbre d'entrée 6 de la boîte de vitesses 4. L'arbre intermédiaire 26 peut être relié d'un côté à l'arbre de sortie 5 du moteur à combustion interne 2 par l'intermédiaire de l'embrayage 7, et du côté opposé à l'arbre d'entrée 6 de la boîte de vitesses 4 par l'intermédiaire d'un embrayage 25. Ce mode de réalisation est plus adapté dans le cas où la boîte de vitesses 4 est une boîte de vitesses à commande manuelle, l'embrayage 25 étant piloté par le conducteur.  FIG. 23 illustrates an embodiment in which the electric motor 3 is in transmission link via the planetary gear transmission 9 with an intermediate shaft 26 situated between the output shaft of the internal combustion engine 2 and l input shaft 6 of the gearbox 4. The intermediate shaft 26 can be connected on one side to the output shaft 5 of the internal combustion engine 2 via the clutch 7, and the opposite side to the input shaft 6 of the gearbox 4 by means of a clutch 25. This embodiment is more suitable in the case where the gearbox 4 is a manually controlled gearbox , the clutch 25 being controlled by the driver.

L'embrayage 25 est plus particulièrement utile dans les modes de fonctionnement où le moteur électrique 3 et le moteur à combustion interne 2 sont directement reliés, sans entraînement du véhicule automobile 11, c'est-à-dire le démarrage du moteur à combustion interne 2 à l'aide du moteur électrique 3, et l'utilisation du moteur électrique 3 comme générateur, le moteur électrique 3 étant entraîné par le moteur à combustion interne 2. The clutch 25 is more particularly useful in operating modes where the electric motor 3 and the internal combustion engine 2 are directly connected, without driving the motor vehicle 11, that is to say starting the internal combustion engine 2 using the electric motor 3, and the use of the electric motor 3 as a generator, the electric motor 3 being driven by the internal combustion engine 2.

Bien entendu, on peut adapter les différentes dispositions illustrées par les figures 1 et 16 à 22, de façon que le moteur électrique 3 et/ou la transmission à démultiplication planétaire 9 entourent l'embrayage 7 et/ou l'embrayage 25.

Figure img00150001
Of course, the various arrangements illustrated in FIGS. 1 and 16 to 22 can be adapted so that the electric motor 3 and / or the planetary gear transmission 9 surround the clutch 7 and / or the clutch 25.
Figure img00150001

La figure 24 illustre une autre variante du dispositif d'entraînement 1, dans Z > laquelle le porte-satellites 16 est solidaire en rotation non pas de l'arbre d'entrée 6 de la boîte de vitesses 4, mais directement de l'arbre de sortie 5 du moteur à combustion interne 2. FIG. 24 illustrates another variant of the drive device 1, in Z> in which the planet carrier 16 is integral in rotation not with the input shaft 6 of the gearbox 4, but directly with the shaft output 5 of the internal combustion engine 2.

Ce mode de réalisation ne permet pas l'entraînement du véhicule automobile uniquement en utilisant le moteur électrique 3. Cependant, ce mode de réalisation permet la mise en oeuvre de la plupart des autres modes de fonctionnement.  This embodiment does not allow driving of the motor vehicle only by using the electric motor 3. However, this embodiment allows the implementation of most of the other operating modes.

Grâce à l'invention, on obtient un dispositif d'entraînement associant un moteur à combustion interne et un moteur électrique selon de nombreux modes de fonctionnement qui permettent d'utiliser au mieux les caractéristiques de chaque type de moteur. L'utilisation d'une transmission à démultiplication planétaire permet de combiner les couples fournis par les moteurs électriques et à combustion interne, tout en autorisant une utilisation indépendante de chacun. Par ailleurs, l'agencement particulier du dispositif d'entraînement, selon un aspect de l'invention, permet de diminuer l'inertie du rotor rapportée à l'arbre d'entrée de la boîte de vitesses, ce qui  Thanks to the invention, a drive device is obtained associating an internal combustion engine and an electric motor according to numerous operating modes which make it possible to best use the characteristics of each type of engine. The use of a planetary gearbox makes it possible to combine the torques supplied by electric and internal combustion engines, while allowing independent use of each. Furthermore, the particular arrangement of the drive device, according to one aspect of the invention, makes it possible to reduce the inertia of the rotor relative to the input shaft of the gearbox, which

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favorise le fonctionnement de la boîte de vitesses, notamment en cas de changement de rapport de boîte de vitesses. promotes the operation of the gearbox, especially in the event of a gearbox change.

Claims (9)

REVENDICATIONS 1-Dispositif d'entraînement pour véhicule automobile, comprenant un moteur à combustion interne (2) pourvu d'un arbre de sortie (5) pouvant être relié à un arbre d'entrée (6) d'une boîte de vitesses (4) par l'intermédiaire d'un dispositif d'accouplement débrayable (7), et un moteur électrique (3) pourvu d'un rotor (12) et d'un stator (10), le moteur électrique (3) étant en liaison d'entraînement avec l'arbre de sortie (5) du moteur à combustion interne (2) et/ou l'arbre d'entrée (6) de la boîte de vitesses (4) par l'intermédiaire d'une transmission à démultiplication planétaire (9) comprenant une roue solaire (14), une couronne (13), des satellites (15) et un portesatellites (16), caractérisé par le fait que le rotor (12) est lié en rotation avec la couronne (13), la roue solaire (14) étant fixe. 1-Drive device for a motor vehicle, comprising an internal combustion engine (2) provided with an output shaft (5) which can be connected to an input shaft (6) of a gearbox (4) by means of a disengageable coupling device (7), and an electric motor (3) provided with a rotor (12) and a stator (10), the electric motor (3) being in connection d drive with the output shaft (5) of the internal combustion engine (2) and / or the input shaft (6) of the gearbox (4) via a planetary gear transmission (9) comprising a solar wheel (14), a crown (13), satellites (15) and a satellite carrier (16), characterized in that the rotor (12) is linked in rotation with the crown (13), the solar wheel (14) being fixed. 2-Dispositif selon la revendication 1, caractérisé par le fait que le portesatellites (16) est lié en rotation avec l'arbre de sortie (5) du moteur à combustion interne (2) et/ou l'arbre d'entrée (6) de la boîte de vitesses (4).  2-Device according to claim 1, characterized in that the satellite carriers (16) is linked in rotation with the output shaft (5) of the internal combustion engine (2) and / or the input shaft (6 ) of the gearbox (4). 3-Dispositif selon l'un quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé par le fait que le porte-satellites (16) est lié en rotation avec l'arbre de sortie (5) du moteur à combustion interne (2) et/ou l'arbre d'entrée (6) de la boîte de vitesses (4) par l'intermédiaire d'un dispositif d'accouplement débrayable (7).  3-Device according to any one of claims 1 or 2, characterized in that the planet carrier (16) is rotatably connected with the output shaft (5) of the internal combustion engine (2) and / or the input shaft (6) of the gearbox (4) by means of a disengageable coupling device (7). 4-Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le rotor (12) entoure radialement la couronne (13).  4-Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the rotor (12) radially surrounds the crown (13). 5-Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le rotor (12) est décalé axialement par rapport à la couronne (13).  5-Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the rotor (12) is offset axially relative to the crown (13). 6-Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le rotor (12) entoure radialement le dispositif d'accouplement débrayable (7).  6-Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the rotor (12) radially surrounds the disengageable coupling device (7). 7-Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le stator (10) entoure radialement le rotor (12).  7-Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the stator (10) radially surrounds the rotor (12). 8-Dispositif selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisé par le fait que le rotor (12) entoure radialement le stator (10).  8-Device according to any one of claims 1 to 6, characterized in that the rotor (12) radially surrounds the stator (10). 9-Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par le fait que le porte-satellites (16) est lié en rotation avec un arbre intermédiaire (26) lié en rotation à l'arbre de sortie (5) du moteur à combustion interne  9-Device according to any one of the preceding claims, characterized in that the planet carrier (16) is rotatably connected with an intermediate shaft (26) rotatably connected to the output shaft (5) of the motor to internal combustion
Figure img00170001
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 (2) par l'intermédiaire d'un premier embrayage (7), et lié par son extrémité opposée à ZD  (2) via a first clutch (7), and linked by its end opposite to ZD <Desc/Clms Page number 18><Desc / Clms Page number 18> l'arbre d'entrée (6) de la boîte de vitesses (4) par l'intermédiaire d'un second embrayage (25). the input shaft (6) of the gearbox (4) via a second clutch (25).
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