FR2912962A1 - Transmission hybride infiniment variable a trois modes de fonctionnement hybrides et groupe motopropulseur a derivation de puissance - Google Patents

Transmission hybride infiniment variable a trois modes de fonctionnement hybrides et groupe motopropulseur a derivation de puissance Download PDF

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Abstract

Transmission hybride infiniment variable à dérivation de puissance disposant d'un mode de fonctionnement électrique pur et deux modes de fonctionnement hybrides, dont les éléments constitutifs sont répartis entre voie de puissance principale et une voie de dérivation de puissance reliant en parallèle le moteur thermique (M) aux roues du véhicule, ces moyens incluant au moins trois trains épicycloïdaux (G1, G2, G3), deux machines électriques (ME1, ME2) rejoignant la voie de dérivation de puissance, et un étage de réduction (R), caractérisée en ce qu'elle comporte en plus des moyens de couplage supplémentaires (El, F ; F1, F2), permettant d'interrompre la voie principale de puissance entre le moteur thermique et un train assurant le regroupement des deux voies de puissance avant les roues du véhicule.

Description

- 1 - TRANSMISSION HYBRIDE INFINIMENT VARIABLE A TROIS MODES DE
FONCTIONNEMENT HYBRIDES ET GROUPE MOTOPROPULSEUR A DERIVATION DE PUISSANCE La présente invention concerne une transmission hybride à dérivation de puissance permettant d'obtenir une variation continue de rapport, de marche arrière en marche avant, en passant par une position particulière, dite de neutre en prise, où la vitesse de déplacement du véhicule est nulle, pour un régime quelconque du moteur thermique. Elle a aussi pour objet un groupe motopropulseur comportant une telle transmission. Cette transmission et ce groupe motopropulseur sont à rapport de transmission infiniment variable. Ils disposent d'une dérivation de puissance, au moins de deux modes de fonctionnement hybrides, où un moteur thermique et des machines électriques sont sollicités simultanément, et d'un mode électrique pur, où le moteur thermique n'intervient pas.
Les éléments constitutifs d'une telle transmission, et d'un tel groupe motopropulseur, sont répartis entre deux voies de puissance, reliant en parallèle le moteur thermique aux roues du véhicule. Ils incluent au moins deux machines électriques, trois trains épicycloïdaux, et un étage de réduction. Par la publication FR 2 859 669, on connaît une transmission infiniment variable du type indiqué ci-dessus. Son changement de mode permet notamment d'utiliser les deux machines électriques indifféremment -2 - en motrice ou en génératrice . Grâce à cette particularité, la transmission peut bénéficier d'une plage, ou ouverture de rapports , suffisamment étendue pour pouvoir intégrer des moteurs thermiques de puissance relativement modeste. La marche arrière peut être obtenue, dans le mode de fonctionnement électrique (par exemple en bloquant par un frein l'arbre primaire de la transmission issu du moteur thermique, ou en pilotant cet arbre à vitesse nulle), ou dans les modes de fonctionnement hybrides, c'est-à-dire avec le moteur thermique démarré. Dans ce dernier cas, on parle de marche arrière hybride. Toutefois, les performances en marche arrière hybride sont souvent insuffisantes lors de fortes demandes de couple, par exemple des reculs en forte pente. Ces défauts sont imputables à la faiblesse des machines électriques utilisées, ou à l'inadaptation de leurs points de fonctionnement aux situations rencontrées. Cependant, le surdimensionnement des machines électriques, dans le seul but de satisfaire à des besoins ponctuels, n'est pas souhaité. La présente invention vise à améliorer les performances en marche arrière, d'un véhicule hybride, équipé d'une transmission, et d'un groupe motopropulseur du type indiqué ci-dessus. Dans ce but, elle prévoit en plus des moyens de couplage, permettant d'interrompre la voie principale de puissance entre le moteur thermique et un train assurant le regroupement des deux voies de puissance avant les roues, offrant ainsi un mode de fonctionnement supplémentaire. Selon un premier mode de réalisation de l'invention, les moyens de couplage sont constitués par un embrayage et par un frein supplémentaires, disposés en série, en sortie du moteur thermique. Selon un deuxième mode de réalisation, les moyens de couplage sont constitués par un train épicycloïdal supplémentaire associé à un premier frein supplémentaire permettant de bloquer un élément constitutif de celui-ci, et par un deuxième frein supplémentaire. Cette invention porte également sur un groupe motopropulseur comportant une telle transmission. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront clairement à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation non limitatif de celle-ci, en se reportant aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 se rapporte à l'état de la technique, 20 - les figures 2 et 3 illustrent deux variantes d'un premier mode de réalisation de l'invention, - la figure 4 met en évidence le mode de fonctionnement supplémentaire de la transmission, et - les figures 5 et 6 illustrent deux variantes d'un 25 deuxième mode de réalisation de l'invention. Sur la figure 1, on a fait apparaître le moteur thermique M, et les roues V du véhicule, entre lesquels est disposée la transmission proposée. Celle-ci est composée essentiellement de trois trains planétaires - 4 - G1, G2 G3, et de deux machines électriques ME1, ME2. Le moteur thermique M est relié à la couronne Cl du premier train G1, et au planétaire P2 du deuxième train G2. Le planétaire P1 du premier train G1 est relié à la première machine électrique ME1. Son porte satellites PSI est relié au planétaire P3 du troisième train G3. Le deuxième train G2 est relié au moteur thermique par son planétaire P2. Le deuxième train G2 est aussi relié par sa couronne C2, à la couronne C3 du troisième train G3, et par son porte satellites PS2, aux roues V. Le troisième tain G3 est relié par son planétaire P3 au porte satellites PSI du premier train, et au carter par son porte satellites PS3. La deuxième machine électrique ME2 rejoint aussi la couronne C2 du deuxième train G2. Enfin, le schéma mentionne la présence de deux étages de réduction R, placés à titre indicatif, à l'arrivée du mouvement sur le planétaire P2, et sur la couronne C2 du deuxième train G2. Un tel schéma de puissance définit une transmission hybride infiniment variable, dont les éléments constitutifs sont répartis entre deux voies de puissance reliant en parallèle le moteur thermique M aux roues R du véhicule. Une première voie de puissance emprunte le train G2. Une seconde voie de puissance, ou dérivation de puissance, rejoint le train G2 en empruntant les deux trains G1 et G3 associés aux deux machines électriques, fonctionnant en variateur électrique. Les moyens reliant le moteur thermique aux roues incluent donc au moins - 5 - trois trains épicycloïdaux, deux machines électriques, et un étage de réduction. Cette transmission permet d'obtenir, grâce aux deux machines électriques fonctionnant en variateur électrique, une variation continue de rapport de marche arrière en marche avant en passant par une position particulière, dite de neutre en prise, où la vitesse de déplacement du véhicule est nulle, pour un régime quelconque du moteur thermique.
Elle dispose de deux modes de fonctionnement hybrides, entre lesquels elle peut commuter grâce aux moyens de commande ml, m2, associés au troisième train épicycloïdal G3. Sur ces deux modes, le véhicule peut se déplacer en marche avant ou en marche arrière. La transmission dispose aussi d'un mode électrique pur, établi en coupant le moteur thermique et en pilotant son arbre de sortie à vitesse nulle, ou en l'immobilisant par des moyens appropriés. La marche arrière du véhicule peut donc être obtenue en mode hybride, marche arrière hybride , ou en mode électrique pur. En se reportant sur la figure 2, on voit que la voie principale de puissance présente en plus un embrayage El, disposé avant l'étage de réduction R, et un frein F, disposé après celui-ci. En variante, l'embrayage supplémentaire El peut être placé après l'étage de réduction R, conformément à la figure 3. Dans les deux cas, le frein supplémentaire F est associé au planétaire P2 du train G2 de regroupement des voies de puissance.
La transmission comporte ainsi, des moyens de couplage E1, F, permettant d'interrompre la voie principale de puissance entre le moteur thermique M et le train G2 assurant le regroupement des deux voies de puissance avant les roues V. L'embrayage E1 et le frein supplémentaires sont disposés en série en sortie du moteur thermique M. L'embrayage supplémentaire, ou embrayage de marche arrière E1 permet d'ouvrir ou de fermer la voie principale de puissance entre le moteur thermique M et le train G2. Comme indiqué ci-dessus, il peut indifféremment être placé avant ou après l'étage de réduction R, et permet d'ouvrir ou de fermer cette voie principale de puissance. Le frein supplémentaire, ou frein de marche arrière F, permet d'immobiliser le porte satellites P2 du train de regroupement G2. Lorsque l'embrayage supplémentaire est fermé, et que le frein supplémentaire est ouvert, la transmission dispose de ses modes de fonctionnement hybrides habituels, ou électriques en pilotant à vitesse nulle l'entrée. Lorsque le frein E1 et l'embrayage F sont fermés, l'arbre d'entrée (sortie du moteur) est immobilisé, et la transmission dispose d'un couple d'appui lui permettant de fonctionner en mode électrique pur avec des performances augmentées.
Enfin, lorsque l'embrayage supplémentaire est ouvert, et que le frein supplémentaire fermé, avec le moteur thermique allumé, la transmission dispose d'un mode supplémentaire hybride, où la voie de puissance principale est interrompue, qui est illustré par la - 7 - figure 4. Ce nouveau mode de fonctionnement peut être particulièrement avantageux pour obtenir une marche arrière hybride , par exemple dans les conditions suivantes.
Une vitesse de déplacement de 10 kilomètres heure (- 10 Km/h) en marche arrière, correspond à une vitesse de déplacement à 1000 tours minute sur une marche arrière de boîte de vitesses mécanique classique. Dans la mesure où la courbe de puissance dérivée de la transmission passe par zéro justement à environ - 10 Km/h, cette nouvelle marche arrière est très performante, notamment si l'on place le point de passage par la vitesse nulle vers la marche arrière à régime constant, à environ 1000 tours minute.
Bien entendu, ces données ne sont en aucun cas limitatives de l'application de l'invention, et on retiendra simplement que les mesures proposées permettent d'obtenir un troisième mode hybride n'utilisant que la dérivation de puissance, particulièrement performant en marche arrière. Les figures 5 et 6 illustrent un deuxième mode de réalisation présentant les mêmes avantages, dans lequel les moyens utilisés pour obtenir le troisième mode hybride sont constitués par un train épicycloïdal supplémentaire G4 associé à un premier frein supplémentaire F1 permettant de bloquer un élément constitutif de celui-ci, et par un deuxième frein supplémentaire F2 associé au planétaire P2 du train G2 de regroupement des deux voies de puissance. Le frein F2 peut être placé avant (figure 5), ou après (figure 6), l'étage de réduction R de la voie principale de puissance. Le mode marche arrière hybride est obtenu avec le moteur thermique allumé, en fermant les deux freins F1 et F2. En conclusion, il faut souligner que la transmission proposée dispose d'un mode de fonctionnement supplémentaire, ou troisième mode hybride performant en marche arrière hybride . Dans les deux modes de réalisations décrits, la transmission conserve cependant tous ses modes de fonctionnement habituels, et notamment la possibilité de se déplacer en marche arrière en mode électrique et en modes hybrides.

Claims (3)

REVENDICATIONS
1. Transmission hybride infiniment variable à dérivation de puissance disposant d'un mode de fonctionnement électrique pur et deux modes de fonctionnement hybrides, dont les éléments constitutifs sont répartis entre voie de puissance principale et une voie de dérivation de puissance reliant en parallèle le moteur thermique (M) aux roues du véhicule, ces moyens incluant au moins trois trains épicycloïdaux (G1, G2, G3), deux machines électriques (ME1, ME2) rejoignant la voie de dérivation de puissance, et un étage de réduction (R), caractérisée en ce qu'elle comporte en plus des moyens de couplage supplémentaires (El, F ; F1, F2), permettant d'interrompre la voie principale de puissance entre le moteur thermique et un train assurant le regroupement des deux voies de puissance avant les roues du véhicule.
2. Transmission hybride selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de couplage sont constitués par un embrayage (E1) et par un par un frein (F) supplémentaires disposés en série en sortie du moteur thermique (M).
3. Transmission hybride selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de couplage sont constitués par un train épicycloïdal supplémentaire (G4) associé à premier frein (F1) permettant de bloquer un élément constitutif de celui-ci, et par deuxième frein supplémentaire (F2).- 10 - 4 Transmission selon la revendication 1, ou 2 ou 3 caractérisée en ce qu'un frein supplémentaire (F, F2) est associé au planétaire (P2) du train (G2) de regroupement des voies de puissance. 5. Transmission hybride selon la revendication 2 ou 4, caractérisée en ce que l'embrayage supplémentaire (El) est placé avant un étage de réduction (R) de la voie principale de puissance. 6. Transmission hybride selon la revendication 2 ou 4, caractérisée en ce que l'embrayage supplémentaire (El) est placé après un étage de réduction (R) de la voie principale de puissance. 7. Transmission hybride selon la revendication 3 4, caractérisée en ce que le deuxième frein supplémentaire (F2) est placé avant un étage de réduction (R) de la voie principale de puissance. 8. Transmission hybride selon la revendication 2 ou 4, caractérisée en ce que le deuxième frein supplémentaire (F2) est placé après un étage de réduction (R) de la voie principale de puissance. 9. Groupe motopropulseur de véhicule hybride, caractérisé en ce qu'il comporte une transmission conforme à l'une des revendications précédentes.
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