FR2974035A1

FR2974035A1 - Systeme de motorisation hydraulique pour vehicule automobile

Info

Publication number: FR2974035A1
Application number: FR1153273A
Authority: FR
Inventors: Pascal Gateau; Nelson Fiorini; Francois Cattieuw; Marc Giannoni
Original assignee: Peugeot Citroen Automobiles SA
Current assignee: PSA Automobiles SA
Priority date: 2011-04-14
Filing date: 2011-04-14
Publication date: 2012-10-19
Anticipated expiration: 2031-04-14
Also published as: WO2012168596A1; FR2974035B1

Abstract

Système de motorisation hydraulique pour véhicule automobile, comprenant un moteur de production d'énergie mécanique (2), une pompe hydraulique (4) entraînée par ce moteur pour recharger des accumulateurs de pression (33, 34), et au moins une machine hydraulique de traction (18) qui est adaptée à entraîner des roues motrices (30) du véhicule et qui est commandée par un bloc hydraulique (8) relié à ces accumulateurs de pression. Les accumulateurs de pression (33, 34) et le bloc hydraulique (8) sont reliés directement entre eux en formant un sous-ensemble hydraulique rigide. La machine hydraulique de traction (18) est dissociée dudit sous-ensemble hydraulique rigide en étant reliée directement avec un différentiel pour former un sous-ensemble rigide de traction. Système à boîte de vitesses interposée entre la machine hydraulique de traction et le différentiel. Véhicule équipé d'un tel système.

Description

"SYSTEME DE MOTORISATION HYDRAULIQUE POUR VEHICULE AUTOMOBILE"

La présente invention est relative à un système de motorisation hydraulique pour véhicule automobile, ainsi qu'un véhicule hybride équipé d'un tel système de motorisation. Plus particulièrement, l'invention concerne un système de motorisation hydraulique pour véhicule automobile, comprenant un moteur de production d'énergie mécanique, une pompe hydraulique entraînée par ce moteur pour recharger des accumulateurs de pression, et au moins et au moins une machine hydraulique de traction qui est adaptée à entraîner des roues motrices du véhicule et qui est commandé par un bloc hydraulique relié à ces accumulateurs de pression. Ce type de système est connu pour être adapté à équiper des véhicules hybrides appelés « hybrides série » dont les roues sont entraînées par le moteur hydraulique et le moteur formant une source d'énergie mécanique pour la pompe hydraulique qui charge des accumulateurs de pression pour stocker cette énergie sous la forme de pression hydraulique. Un problème pour de tels véhicules comportant une réserve de fluide sous pression, est d'intégrer des accumulateurs de pression dans le véhicule, qui comportent un volume suffisant tout en occupant peu de place. En outre, un autre problème est qu'il faut prévoir des canalisations de liaison entre les différents composants, notamment les accumulateurs de pression, le bloc hydraulique de commande et le ou les moteurs consommant cette pression, qui nécessitent des tubes comprenant des moyens de raccordement disposés aux extrémités.

Les canalisations de liaison entraînent des coûts d'achat et d'installation sur le véhicule. De plus en reliant entre eux des composants fixés séparément, qui peuvent être soumis à des vibrations, les canalisations de liaison comportent des risques de fuite ou de rupture dus notamment aux contraintes mécaniques qui s'appliquent sur les tubes et les moyens de raccordements subissant des flexions alternées. Pour cela, il est connu de réaliser un type d'accumulateur de pression de fluide, présenté notamment par le document US-A1-2004/0219031, comportant un ensemble de formes tubulaires reliées entre elles en s'étendant horizontalement. Les réservoirs sont obtenus dans des éléments qui ont aussi une fonction de structure du véhicule, sous le plancher de ce dernier. Cette disposition permet d'occuper une position sous le véhicule, qui prend peu d'espace dans l'habitacle de ce véhicule. Dans ce document, la machine hydraulique comprend des unités, reliées à deux roues motrices d'un même essieu du véhicule. Ces unités peuvent fonctionner en moteur pour délivrer une puissance mécanique aux roues en prélevant de l'énergie stockée dans les accumulateurs de pression, ou en pompe pour recharger ces accumulateurs de pression lors des freinages du véhicule, afin de récupérer au moins en partie l'énergie cinétique du véhicule. Un générateur de type moteur thermique à combustion interne et des compresseurs permettent aussi de recharger les accumulateurs. Ce type de véhicule permet d'optimiser le fonctionnement du moteur thermique, afin de réduire sa consommation ainsi que les émissions de gaz polluants. Le stockage d'énergie hydraulique permet aussi de rouler en mode hydraulique seul sans émission de gaz polluant, appelé mode « ZEV », le moteur thermique restant à l'arrêt. La présente invention a notamment pour but de 35 remédier aux inconvénients de l'art antérieur. A cet effet, l'invention a pour objet un système de motorisation hydraulique pour véhicule automobile, comprenant un moteur de production d'énergie mécanique, une pompe hydraulique entraînée par ce moteur pour recharger des accumulateurs de pression, et au moins une machine hydraulique de traction qui est adaptée à entraîner des roues motrices du véhicule et qui est commandée par un bloc hydraulique relié à ces accumulateurs de pression. Dans ce système, d'une part les accumulateurs de pression et le bloc hydraulique sont reliés directement entre eux en formant un sous-ensemble hydraulique rigide et d'autre part la machine hydraulique de traction est dissociée dudit sous-ensemble hydraulique rigide en étant reliée directement avec un différentiel pour former un sous-ensemble rigide de traction. Dans divers modes de réalisation du système selon l'invention, on peut éventuellement avoir recours en outre à l'une et/ou à l'autre des dispositions suivantes . le sous-ensemble rigide de traction comporte une boîte de vitesses interposée entre la machine hydraulique 20 de traction et le différentiel ; la machine hydraulique de traction comprend deux moteurs hydrauliques ; les accumulateurs de pression comportent une forme tubulaire allongée, l'un des accumulateurs étant 25 prévu pour être disposé longitudinalement suivant l'axe du véhicule, sous le plancher de ce véhicule, l'autre des accumulateurs étant fixé transversalement sur l'accumulateur longitudinal ; l'accumulateur longitudinal est un accumulateur 30 haute pression, et l'accumulateur disposé transversalement est un accumulateur basse pression ; le moteur entraînant la pompe hydraulique est un moteur thermique. Par ailleurs, l'invention a également pour objet un 35 véhicule automobile comportant un système de motorisation hydraulique comprenant un moteur de production d'énergie mécanique, une pompe hydraulique entraînée par ce moteur pour recharger des accumulateurs de pression, et au moins une machine hydraulique de traction reliée à entraînement avec les roues motrices du véhicule et qui est commandée par un bloc hydraulique relié à ces accumulateurs de pression. Dans ce véhicule, le système de motorisation hydraulique est conforme à l'invention pour que la machine hydraulique puisse mouvoir le véhicule en entraînant les roues motrices. Dans un mode de réalisation du véhicule, son système de motorisation hydraulique est conforme à l'invention en ayant l'un de ses accumulateurs disposé longitudinalement suivant l'axe du véhicule, sous le plancher de ce véhicule dans un tunnel central, l'autre de ses accumulateurs étant fixé transversalement sur l'accumulateur longitudinal. Dans un mode de réalisation du véhicule, son accumulateur disposé transversalement est situé sous des sièges prévus pour des passagers arrière du véhicule. Dans un mode de réalisation du véhicule, la machine hydraulique de traction est reliée aux roues motrices du véhicule qui sont à son train avant. Dans ce véhicule, le système de motorisation hydraulique est conforme à l'invention en ayant son accumulateur longitudinal qui est un accumulateur haute pression dont l'extrémité avant est orientée vers les roues motrices et son accumulateur disposé transversalement qui est un accumulateur basse pression, à l'extrémité arrière de l'accumulateur longitudinal de haute pression. D'autres buts, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description suivante de plusieurs modes de réalisation, donnés à titre d'exemples non limitatifs, en regard des dessins joints. Sur les dessins : la figure 1 est un schéma d'un premier mode de réalisation d'un système de motorisation hydraulique selon l'invention ; la figure 2 est une en vue schématique de dessous, d'un véhicule automobile comprenant ce système de motorisation ; la figure 3 est un schéma d'un second mode de 5 réalisation d'un système de motorisation hydraulique selon l'invention. Sur les différentes figures, les mêmes références désignent des éléments identiques ou similaires. Dans la description qui va suivre, la direction désignée comme 10 longitudinale correspond à l'axe d'avancement d'un véhicule qui sert ici de référentiel. La figure 1 présente un véhicule hybride comprenant un moteur thermique 2 produisant de l'énergie mécanique pour entraîner par une liaison mécanique directe, une 15 pompe hydraulique 4 reliée à un bloc hydraulique 8 de commande par des canalisations haute pression 11 et basse pression 12. Le bloc hydraulique 8 est aussi relié par des canalisations haute pression 13 et basse pression 14 à 20 deux moteurs hydrauliques 18. Ces moteurs hydrauliques 18 constituent une machine de traction qui est pilotée par le bloc hydraulique 8 pour entraîner les roues motrices 30 d'un même essieu du véhicule, ici les roues du train avant. Cet entraînement des roues motrices est effectué 25 par transmission de couple dans une unité de démultiplication 31 comportant une boîte de vitesses et un différentiel qui répartit le mouvement vers ces deux roues 30. La boîte de vitesses, par exemple à train épicycloïdal, et le différentiel sont de type classique.

30 La boîte de vitesses comporte une entrée pour chaque moteur hydraulique 18, par exemple à chacune des extrémités d'un même arbre. La cylindrée des moteurs hydrauliques 18, par exemple de l'ordre de 15 à 30 cm3, doit être telle que ces moteurs puissent mouvoir à eux 35 seuls le véhicule, compte tenu que la démultiplication de la boîte de vitesses peut être adaptée aux conditions de circulation du véhicule. La boîte de vitesses est avantageusement commandée par des actionneurs hydrauliques alimentés en énergie par exemple par les accumulateurs via le bloc hydraulique de commande 8. Le bloc hydraulique 8 est relié de plus par un raccord rigide 8A à un accumulateur hydraulique de haute pression 33 qui est aussi relié par un raccord rigide 33A à un accumulateur de basse pression 34 (figure 2). Ainsi, les accumulateurs de pression 33, 34 et le bloc hydraulique 8 sont reliés directement entre eux en formant un sous-ensemble hydraulique rigide. Le bloc hydraulique avant 8 est directement relié par un conduit interne haute pression à l'accumulateur haute pression 33, dans le raccord 8A. Au moins un conduit interne de haute pression relie directement l'accumulateur de haute pression 33 à l'accumulateur de basse pression 34, dans le raccord 33A. Ces conduits internes sont très courts et comme ils relient deux composants maintenus entre eux de manière rigide, ils peuvent être eux-mêmes rigides ce qui est favorable pour augmenter la fiabilité et réduire les coûts. Une canalisation basse pression 36, par exemple souple, relie en externe l'accumulateur basse pression 34 éloigné du bloc hydraulique 8. On notera qu'il est préférable de disposer par rapport au bloc hydraulique avant 8, l'accumulateur basse pression 34 le plus loin et l'accumulateur haute pression 33 le plus près, pour obtenir une canalisation comportant la haute pression plus courte que celle comportant la basse pression, afin de limiter les pertes de charge générées par les débits dans ces canalisations, et de réduire la masse totale de ces accumulateurs. Ainsi dans le sous-ensemble rigide les différents carters du bloc hydraulique 8 et des accumulateurs sont reliés ensemble. Du fluide reste dans le circuit hydraulique qui est fermé entre la pompe hydraulique 4, le bloc hydraulique de commande 8, les moteurs hydrauliques 18, les accumulateurs 33, 34 et les canalisations 11, 12, 13, 14, 36. Le fluide passe de l'un à l'autre des accumulateurs 33, 34 en cas de charge ou de décharge, de manière à maintenir un minimum de pression dans ce circuit. Le véhicule est de type appelé hybride série en comprenant une transmission hydrostatique dont les principaux composants sont notamment le moteur hydraulique 18, le bloc hydraulique 8 et les accumulateurs de pression 33, 34. Les accumulateurs de pression 33, 34 constituent chacun un tube allongé de section circulaire réduite, ce qui est favorable pour limiter les contraintes dans cet accumulateur. L'accumulateur de haute pression 33 est disposé sous le plancher du véhicule, longitudinalement dans l'axe de ce véhicule. L'accumulateur basse pression 34 est fixé rigidement à l'extrémité arrière de cet accumulateur haute pression 33, en y étant disposé sensiblement transversalement. De plus, ce sous-ensemble hydraulique présentant une forme générale en « T », comporte avantageusement une partie longitudinale disposée sous le plancher 50, dans un tunnel longitudinal 52, et une partie transversale disposée dans un creux transversal 54 disponible sous les sièges prévus pour des passagers arrière du véhicule. Ce type de tunnel est souvent prévu dans certains véhicules pour recevoir un tube d'échappement et ce type de creux transversal est souvent prévu dans certains véhicules pour recevoir un réservoir à carburant. Ici, le tunnel longitudinal 52 est entre deux parties longitudinales 56 sensiblement planes du plancher 50 sous les sièges prévus pour des passagers avant du véhicule et sous les caves à pied prévues pour des passagers arrière du véhicule. A leur tronçon avant, ces parties longitudinales 56 comportent des renforts 56A entre lesquels est le bloc hydraulique 8 pour y être fixé, à distance de bras de suspension avant 58. Le tunnel longitudinal 52 est à distance de longerons longitudinaux 62 permettant la rigidité du plancher 50 qui porte le sous-ensemble hydraulique en forme générale en « T ». Pour ladite rigidité, une première traverse intermédiaire 64 de plancher est présente au niveau du raccord 33A. La structure du véhicule comporte aussi une seconde traverse intermédiaire 66 qui est raccordée à des longerons arrière 68 qui servent à la fixation du tain arrière 70 à bras arrière 72 et barre transversale 74. Des ancrages 34A du sous-ensemble hydraulique en forme générale en « T », au niveau de l'accumulateur basse pression 34, sont entre la première traverse intermédiaire 64 de plancher et la seconde traverse intermédiaire 66 de structure, à un emplacement où ces traverses rigidifient le plancher 50. Avantageusement, grâce à l'aménagement du circuit selon l'invention, les liaisons hydrauliques dans le circuit sont simplifiées et comprennent un nombre réduit de canalisations souples, ce qui permet de limiter les coûts et d'augmenter la fiabilité. Avantageusement, le moteur thermique 2 ainsi que sa pompe hydraulique 4, constituent un sous-ensemble générateur fixé l'avant de la caisse du véhicule de manière indépendante au sous-ensemble hydraulique rigide qui est fixé sensiblement au centre du véhicule. Cette pompe 4 est reliée au bloc hydraulique avant 8 par les canalisations de haute pression 11 et de basse pression 12 qui sont souples pour permettre une certaine flexibilité d'architecture pour son implantation en liaison directe avec le moteur thermique 2. En variante de réalisation, dans le mode de réalisation de la figure 3, un unique moteur hydraulique 18 constitue la machine de traction du véhicule, en entrée de la boîte de vitesses 31. Le nombre de tronçons de canalisation entre le bloc hydraulique 8 et la machine de traction est réduit puisqu'il n'y a qu'un moteur à alimenter. Le moteur hydraulique 18 est ici de plus forte cylindrée que chacun des moteurs correspondants du premier mode de réalisation de l'invention décrit en relation avec la figure 1. En variante, la puissance mécanique d'entraînement de la pompe hydraulique 4 pour générer la pression hydraulique, peut être délivrée par un moteur électrique à la place du moteur thermique. Dans le cadre de l'invention, le moteur thermique ou électrique peut être monté dans le véhicule à différents emplacements, notamment dans les positions suivantes, porte à faux avant, centrale avant, centrale arrière, ou porte à faux arrière.

Claims

REVENDICATIONS1. Système de motorisation hydraulique pour véhicule automobile, comprenant un moteur de production d'énergie mécanique (2), une pompe hydraulique (4) entraînée par ce moteur pour recharger des accumulateurs de pression (33, 34), et au moins une machine hydraulique de traction (18) qui est adaptée à entraîner des roues motrices (30) du véhicule et qui est commandée par un bloc hydraulique (8) relié à ces accumulateurs de pression, caractérisé en ce que d'une part les accumulateurs de pression (33, 34) et le bloc hydraulique (8) sont reliés directement entre eux en formant un sous-ensemble hydraulique rigide et d'autre part la machine hydraulique de traction (18) est dissociée dudit sous-ensemble hydraulique rigide en étant reliée directement avec un différentiel pour former un sous-ensemble rigide de traction.
2. Système selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le sous-ensemble rigide de traction comporte une boîte de vitesses interposée entre la machine hydraulique de traction (18) et le différentiel.
3. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la machine hydraulique de traction comprend deux moteurs hydrauliques.
4. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les accumulateurs de pression comportent une forme tubulaire allongée, l'un (33) des accumulateurs étant prévu pour être disposé longitudinalement suivant l'axe du véhicule, sous le plancher de ce véhicule, l'autre (34) des accumulateurs étant fixé transversalement sur l'accumulateur longitudinal.
5. Système selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'accumulateur longitudinal est un accumulateurhaute pression (33), et l'accumulateur disposé transversalement est un accumulateur basse pression (34).
6. Système selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moteur entraînant la pompe hydraulique (4) est un moteur thermique (2).
7. Véhicule automobile comportant un système de motorisation hydraulique comprenant un moteur de production d'énergie mécanique (2), une pompe hydraulique (4) entraînée par ce moteur pour recharger des accumulateurs de pression (33, 34), et au moins une machine hydraulique de traction (18) reliée à entraînement avec les roues motrices (30) du véhicule et qui est commandée par un bloc hydraulique (8) relié à ces accumulateurs de pression, caractérisé en ce que le système de motorisation hydraulique est conforme à l'une quelconque des revendications précédentes pour que la machine hydraulique puisse mouvoir le véhicule en entraînant les roues motrices.
8. Véhicule selon la revendication précédente, caractérisé en ce que son système de motorisation hydraulique est conforme à la revendication 4 en ayant l'un (33) de ses accumulateurs disposé longitudinalement suivant l'axe du véhicule, sous le plancher de ce véhicule dans un tunnel central, l'autre (34) de ses accumulateurs étant fixé transversalement sur l'accumulateur longitudinal.
9. Véhicule selon la revendication précédente, caractérisé en ce que son accumulateur (34) disposé transversalement est situé sous des sièges prévus pour des passagers arrière du véhicule.
10. Véhicule selon la revendication précédente, dont la machine hydraulique de traction (18) est reliée aux roues motrices (30) du véhicule qui sont à son train avant, caractérisé en ce que son système de motorisation hydraulique est conforme à la revendication 5 en ayant son accumulateur longitudinal qui est un accumulateurhaute pression (33) dont l'extrémité avant est orientée vers les roues motrices et son accumulateur disposé transversalement qui est un accumulateur basse pression (34), à l'extrémité arrière de l'accumulateur longitudinal haute pression (33).