FR2983547A1 - Kinetic energy accumulator for e.g. recovering deceleration energy, in continuously variable and energy storage device of car, has lateral surface comprising conformations for setting rotation of gas in same direction as that of wheel - Google Patents
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Abstract
Description
IFB B11 ANR UVT « Dispositif de transmission, groupe motopropulseur, accumulateur d'énergie, et véhicule ainsi équipé » Description La présente invention concerne un dispositif de transmission à variation continue. La présente invention concerne également un tel dispositif de transmission ayant une capacité d'accumulation et de restitution d'énergie, en particulier pour un véhicule automobile. 15 La présente invention concerne encore un groupe motopropulseur pour un véhicule. La présente invention concerne encore un accumulateur d'énergie cinétique. 20 Les dispositifs de transmission à variation continue offrent une gamme de rapports limitée entre l'organe rotatif d'entrée et l'organe rotatif de sortie. En outre, ces dispositifs ont presque toujours un rendement dégradé, si on les compare par exemple au rendement d'une boîte de vitesses proposant 25 un certain nombre de rapports préétablis. Par ailleurs, les dispositifs de transmission à variation continue de l'art antérieur ne peuvent assurer la rotation de l'organe de sortie que dans un seul sens. Il faut enclencher un mécanisme d'inversion de marche pour 30 réaliser, dans l'exemple d'un véhicule, un rapport de marche arrière. Suivant le US-A-4 836 049, un moteur entraîne deux entrées d'un train planétaire, l'une via une transmission à rapport fixe, une roue libre et un embrayage, l'autre via un coupleur hydraulique et un variateur de vitesse à 10 courroie. La sortie du train planétaire entraîne les roues du véhicule. Pour la marche arrière, un frein bloque l'un des éléments du train planétaire. Il existe des véhicules hybrides dans lesquels l'arbre d'un moteur thermique est relié aux roues du véhicule par une transmission comprenant une voie mécanique et une voie électrodynamique et électrochimique équipée de deux machines dynamo-électriques et d'un accumulateur d'énergie électrique. Cette solution résout d'une certaine manière la problématique ci-dessus, mais elle est particulièrement complexe et coûteuse. Les véhicules hybrides actuels récupèrent une partie de l'énergie de freinage du véhicule. Mais la fraction récupérée est limitée par la puissance des machines dynamo-électriques et la puissance maximum de charge de l'accumulateur. Pendant la durée relativement brève d'une accélération, la puissance d'un 15 véhicule hybride peut être accrue électriquement, par l'une des machines dynamo-électriques utilisant de l'énergie contenue dans l'accumulateur. Mais là encore, le surcroît de puissance est limité pour les raisons déjà évoquées. En outre, le rendement des véhicules hybrides actuels est pénalisé par les 20 nombreuses transformations d'énergie qui s'opèrent dans la voie électrique, et par le poids des composants additionnels nécessaires. Le US 2004/01 24 021 Al décrit un dispositif de transmission dans lequel un train planétaire est monté entre le moteur thermique, relié au porte- 25 satellites, et les roues reliées à la couronne du train planétaire. La roue planétaire du train est entraînée par le moteur thermique via un variateur de vitesse, et elle est couplée à un moteur électrique. On connaît par ailleurs l'accumulation d'énergie sous forme cinétique dans 30 un volant d'inertie. Cette solution se heurte actuellement à un certain nombre de problèmes. Pour stocker une grande quantité d'énergie, un volant d'inertie a nécessairement un poids relativement élevé, qui entraîne des frottements dans les paliers supportant le volant. Certains volants actuels ne sont donc pas capables de conserver longtemps une énergie 35 cinétique significative. D'autres volants actuels utilisent des matériaux récents pour être plus légers et robustes comme le carbone et pouvoir tourner à des vitesses très élevées, et/ou dans des paliers sans frottements comme des paliers magnétiques. Le coût prohibitif de ces techniques en a, jusqu'à présent, restreint la diffusion. FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to a continuously variable transmission device. The present invention also relates to such a transmission device having a capacity for accumulation and energy restoration, in particular for a motor vehicle. The present invention further relates to a power train for a vehicle. The present invention further relates to a kinetic energy accumulator. The continuously variable transmission devices provide a limited range of ratios between the rotary input member and the rotary output member. In addition, these devices almost always have a degraded performance, for example compared to the efficiency of a gearbox offering a number of pre-established reports. Furthermore, the continuously variable transmission devices of the prior art can only rotate the output member in one direction. It is necessary to engage a reversing mechanism to achieve, in the example of a vehicle, a reverse gear. According to US Pat. No. 4,836,049, a motor drives two inputs of a planetary gear train, one via a fixed-ratio transmission, a freewheel and a clutch, the other via a hydraulic coupler and a variable speed drive. 10 belt. The output of the planetary gear drives the wheels of the vehicle. For reverse gear, a brake blocks one of the elements of the planetary gear. There are hybrid vehicles in which the shaft of a heat engine is connected to the wheels of the vehicle by a transmission comprising a mechanical path and an electrodynamic and electrochemical path equipped with two dynamo-electric machines and an electric energy accumulator. . This solution in a way solves the above problem, but it is particularly complex and expensive. Current hybrid vehicles recover some of the vehicle's braking energy. But the fraction recovered is limited by the power of the dynamo-electric machines and the maximum power of charge of the accumulator. During the relatively short duration of acceleration, the power of a hybrid vehicle can be increased electrically by one of the dynamo-electric machines using energy contained in the accumulator. But again, the extra power is limited for the reasons already mentioned. In addition, the performance of current hybrid vehicles is penalized by the many energy transformations occurring in the electrical pathway, and by the weight of the additional components required. US 2004/01 24 021 A1 discloses a transmission device in which a sun gear is mounted between the heat engine, connected to the planet carrier, and the wheels connected to the ring gear of the sun gear. The planetary wheel of the train is driven by the combustion engine via a variable speed drive and is coupled to an electric motor. Furthermore, the accumulation of energy in kinetic form in a flywheel is known. This solution is currently facing a number of problems. To store a large amount of energy, a flywheel necessarily has a relatively high weight, which causes friction in the bearings supporting the steering wheel. Some current flywheels are therefore not able to retain significant kinetic energy for a long time. Other current wheels use recent materials to be lighter and stronger like carbon and to be able to rotate at very high speeds, and / or in frictionless bearings such as magnetic bearings. The prohibitive cost of these techniques has so far limited the diffusion.
Il a existé des véhicules comportant un système d'hybridation avec accumulation d'énergie cinétique dans un volant. On a en particulier connu des autobus dans lesquels, à chaque arrêt, l'énergie cinétique du véhicule est accumulée dans un volant, et ce volant restituait l'énergie pour la remise en mouvement du véhicule. La présente invention a pour but de proposer un dispositif de transmission à variation continue qui offre pour l'organe rotatif de sortie une gamme de vitesses particulièrement étendue. There have been vehicles with a hybridization system with accumulation of kinetic energy in a steering wheel. In particular, buses have been known in which, at each stop, the kinetic energy of the vehicle is accumulated in a steering wheel, and this steering wheel restores the energy for the restarting of the vehicle. The object of the present invention is to provide a continuously variable transmission device which offers a particularly wide range of speeds for the rotary output member.
La présente invention a également pour but de proposer un dispositif de transmission à variation continue ayant un excellent rendement. Un but de la présente invention est de proposer un dispositif de transmission à variation continue qui offre pour l'organe rotatif de sortie une gamme de vitesses comprenant la vitesse nulle et de préférence au moins une vitesse en marche arrière lorsque l'organe rotatif d'entrée tourne dans un seul et même sens. The present invention also aims to provide a continuously variable transmission device having an excellent performance. An object of the present invention is to provide a continuously variable transmission device which provides for the rotary output member a range of speeds comprising the zero speed and preferably at least one speed in reverse when the rotary member of entrance turns in one and the same direction.
Un autre but de la présente invention est de proposer un dispositif de transmission à accumulation d'énergie relativement simple et économique. Encore un but de la présente invention est de proposer un dispositif de transmission à accumulation d'énergie capable d'une grande puissance de 30 récupération d'énergie au freinage et/ou d'un grand renfort de puissance à l'accélération. La présente invention vise également à proposer un groupe motopropulseur pour véhicule, satisfaisant à l'un au moins des buts ci-dessus. 35 Un but de la présente invention est encore de proposer un véhicule équipé d'un tel groupe motopropulseur. L'invention a également pour but de proposer un accumulateur d'énergie 5 cinétique efficace et économique. L'invention se propose d'offrir des solutions qui satisfont chacune l'un au moins de ces buts, ou encore de proposer des solutions satisfaisant plusieurs de ces buts, ou la totalité d'entre eux. 10 Suivant un premier aspect de l'invention, le dispositif de transmission à variation continue et accumulation d'énergie, est caractérisé en ce qu'il comprend : -- un train planétaire comprenant un porte-satellites relié à un organe 15 rotatif d'entrée du dispositif, une roue planétaire reliée à un organe rotatif de sortie du dispositif et une couronne reliée à un organe rotatif de commande; -- un variateur de vitesse qui règle un rapport de vitesse entre l'organe rotatif de commande et l'un des organes rotatifs d'entrée et 20 de sortie ; et -- un volant d'inertie relié à l'organe rotatif de commande par l'intermédiaire d'un engrenage multiplicateur qui multiplie la vitesse de rotation du volant par rapport à celle de l'organe de commande, le mécanisme différentiel étant agencé pour qu'une augmentation de la 25 vitesse de l'organe rotatif de commande corresponde à une diminution de la vitesse de l'organe rotatif de sortie, pour une vitesse donnée de l'organe rotatif d'entrée Par un réglage du variateur de vitesse dans une gamme de rapports 30 prédéfinie qui est fonction du variateur utilisé, la vitesse de l'organe rotatif de sortie varie dans une plage déterminée pour chaque vitesse de l'organe rotatif d'entrée. Cette plage peut avoir une amplitude plus grande, en termes de rapports de transmission entre l'organe rotatif d'entrée et l'organe rotatif de sortie, que celle qui serait possible en installant le variateur directement entre l'organe rotatif d'entrée et l'organe rotatif de sortie. La vitesse du volant varie en sens inverse de celle de l'organe rotatif de sortie. Ainsi, quand la charge entraînée (par exemple un véhicule) ralentit, le volant accélère et récupère l'énergie cinétique de la charge entraînée. Quand le véhicule accélère, le volant ralentit en restituant son énergie cinétique à la charge entraînée. 10 En outre, grâce à l'invention, le variateur ne transmet qu'une partie de la puissance. Il peut donc être moins gros, moins lourd, moins coûteux. Son rendement, en principe moins bon que celui d'un engrenage, n'affecte qu'une partie de la puissance transmise. Le reste de la puissance ne passe que par un petit nombre d'engrenages. Cela permet au dispositif de 15 transmission selon l'invention d'afficher un rendement global exceptionnel. Il a été trouvé de façon surprenante que la gamme de rapports de transmission possible était particulièrement grande lorsque l'organe de sortie était couplé à la roue planétaire du train planétaire, et que l'organe de 20 commande était couplé à la couronne. De préférence, le variateur de vitesse est monté entre l'organe rotatif d'entrée et l'organe rotatif de commande, et le mécanisme différentiel est conçu pour qu'un rapport de vitesse particulier établi par le variateur de 25 vitesse corresponde à une vitesse nulle de l'organe rotatif de sortie. Suivant une autre disposition préférée, combinable avec la précédente, alors que l'organe rotatif d'entrée et l'organe rotatif de commande tournent dans un même sens respectif, la vitesse de rotation de l'organe rotatif de sortie 30 s'annule et change de sens pour un certain rapport de vitesse établi par le variateur. Même si, comme cela est préféré, le variateur de vitesse est d'un type classique qui ne permet pas d'inverser la marche de l'un des organes rotatifs 35 qu'il relie par rapport à l'autre, la plage de vitesses de l'organe rotatif de 2 9 83 54 7 6 sortie peut comprendre la vitesse nulle ou même une vitesse inversée sans qu'il y ait besoin d'un mécanisme inverseur ou d'un glissement dans le dispositif de transmission. Another object of the present invention is to provide a relatively simple and economical energy storage transmission device. Yet another object of the present invention is to provide an energy storage transmission device capable of high braking energy recovery power and / or a large power boost to acceleration. The present invention also aims at providing a powertrain for a vehicle, satisfying at least one of the above aims. An object of the present invention is to provide a vehicle equipped with such a powertrain. The invention also aims to provide an efficient and economical kinetic energy accumulator. The invention proposes to offer solutions that satisfy at least one of these goals, or to propose solutions that satisfy several or all of these goals. According to a first aspect of the invention, the device for continuously variable transmission and accumulation of energy is characterized in that it comprises: a planetary gear comprising a planet carrier connected to a rotary member of input device, a planetary wheel connected to a rotary output device of the device and a ring connected to a rotary control member; a speed variator which adjusts a speed ratio between the rotary control member and one of the rotary input and output members; and - a flywheel connected to the rotary control member via a multiplier gear which multiplies the speed of rotation of the flywheel relative to that of the control member, the differential mechanism being arranged to that an increase in the speed of the rotary control member corresponds to a decrease in the speed of the rotary output member, for a given speed of the rotary input member By a speed controller adjustment in In a predefined range of ratios which is a function of the drive in use, the speed of the output rotary member varies within a given range for each speed of the rotary input member. This range may have a greater amplitude, in terms of transmission ratios between the rotary input member and the rotary output member, than that which would be possible by installing the variator directly between the rotary input member and the rotary output member. The speed of the steering wheel varies in the opposite direction to that of the rotary output member. Thus, when the driven load (eg a vehicle) slows down, the steering wheel accelerates and recovers the kinetic energy of the driven load. When the vehicle accelerates, the steering wheel slows down by restoring its kinetic energy to the driven load. Furthermore, thanks to the invention, the drive transmits only a part of the power. It can be less big, less heavy, less expensive. Its efficiency, in principle worse than that of a gear, affects only a portion of the power transmitted. The rest of the power goes through only a small number of gears. This allows the transmission device according to the invention to display an exceptional overall yield. Surprisingly, it has been found that the range of possible transmission ratios is particularly great when the output member is coupled to the sun gear of the sun gear, and the control member is coupled to the rim. Preferably, the variable speed drive is mounted between the input rotary member and the rotary control member, and the differential mechanism is designed so that a particular speed ratio set by the speed controller corresponds to a speed. none of the rotary output member. According to another preferred arrangement, combinable with the preceding, while the rotary input member and the rotary control member rotate in the same respective direction, the rotational speed of the rotary output member 30 is canceled and changes direction for a certain speed ratio established by the drive. Although, as is preferred, the variable speed drive is of a conventional type that does not reverse the operation of one of the rotary members 35 which it connects with respect to the other, the speed range the output rotary member may comprise zero velocity or even an inverted speed without the need for an inverter mechanism or slippage in the transmission device.
Le variateur est par exemple du type avec poulies à diamètre variable, connu sous le nom de CVT (« Continuously Variable Transmission »). Dans un mode de réalisation avantageux, le mécanisme différentiel est d'un type comprenant au moins une paire de satellites qui sont en liaison d'entraînement mutuel et qui engrènent chacun avec l'un respectif de deux organes dentés qui sont couplés chacun avec l'un respectif des deux organes rotatifs précités. Dans ce type de mécanisme différentiel, les amplitudes de variation de vitesse sont très différentes d'un organe à l'autre. Les deux satellites peuvent être solidaires l'un de l'autre et engrener par exemple avec deux roues planétaires de diamètres différents, dont l'une forme couronne dentée extérieurement. Il est toutefois préféré selon l'invention que les deux satellites de la paire engrènent l'un avec l'autre, et que l'un des organes dentés soit une roue planétaire, et l'autre organe denté soit une couronne dentée intérieurement. Les dispositifs de transmission à accumulation d'énergie présentent de l'intérêt pour l'entraînement à vitesse variable d'une charge ayant une composante inertielle significative. Dans un tel cas, la vitesse de la charge ne peut pas varier de façon instantanée et d'un point de vue pratique varie beaucoup moins vite que la vitesse de l'organe rotatif d'entrée. Ainsi, à un instant donné on peut considérer la vitesse de la charge comme imposée. Il a été trouvé selon l'invention qu'un dispositif de variation selon le premier aspect permet, par action sur le variateur, de faire varier à volonté la vitesse du volant en fonction de l'accélération ou de la décélération voulue pour la charge. Pour décélérer la charge, ou renforcer sa décélération, on provoque une accélération du volant. Pour accélérer la charge, ou renforcer son accélération, on provoque une décélération du volant. Dans les deux cas, la vitesse de l'organe rotatif d'entrée s'établit en conséquence. D'une part un tel dispositif est, dans son principe, purement mécanique. Il n'est donc pas soumis à des rendements de transformation d'énergie. D'autre part, la puissance d'un volant d'inertie, que ce soit à l'accélération ou au ralentissement, peut être très élevée et ne dépend en définitive que de la résistance mécanique des composants qui la transmettent. The drive is for example of the type with variable diameter pulleys known as CVT ("Continuously Variable Transmission"). In an advantageous embodiment, the differential mechanism is of a type comprising at least one pair of satellites which are in mutual driving connection and which each meshes with the respective one of two toothed members which are each coupled with the a respective one of the two rotary members mentioned above. In this type of differential mechanism, the amplitudes of variation of speed are very different from one organ to another. The two satellites can be integral with each other and mesh for example with two planetary wheels of different diameters, including a ring gear externally. However, it is preferred according to the invention that the two satellites of the pair meshing with each other, and that one of the toothed members is a sun wheel, and the other toothed member is a ring gear internally. Energy storage transmission devices are of interest for the variable speed drive of a load having a significant inertial component. In such a case, the speed of the load can not vary instantly and from a practical point of view varies much less quickly than the speed of the rotary input member. Thus, at a given moment we can consider the speed of the load as imposed. It has been found according to the invention that a variation device according to the first aspect allows, by action on the drive, to vary at will the speed of the wheel according to the acceleration or deceleration desired for the load. To decelerate the load, or increase its deceleration, the steering wheel is accelerated. To accelerate the load, or increase its acceleration, it causes a deceleration of the steering wheel. In both cases, the speed of the rotary input member is established accordingly. On the one hand such a device is, in principle, purely mechanical. It is therefore not subject to energy transformation yields. On the other hand, the power of a flywheel, whether at acceleration or deceleration, can be very high and ultimately depends only on the mechanical strength of the components that transmit it.
De préférence, il y a un rapport de transmission différent de 1 : 1 entre le porte-satellites et un élément menant du variateur. Ce rapport de transmission constitue l'un des paramètres d'optimisation du dispositif en fonction du moteur utilisé et de la charge à entraîner. Preferably, there is a different transmission ratio of 1: 1 between the planet carrier and a driving element of the variator. This transmission ratio is one of the optimization parameters of the device depending on the engine used and the load to be driven.
Dans un mode de réalisation préféré, le volant a un axe de rotation vertical. Le poids du volant est, de préférence, au moins partiellement supporté par une différence de pression d'un gaz sur deux faces opposées du volant. De cette manière on décharge les paliers du volant. Ceci réduit les frottements et l'usure dans ces paliers, notamment lorsque le volant tourne à grande vitesse. On peut ainsi réaliser un volant en acier peu coûteux et offrant un excellent rendement, en particulier une très bonne durée de conservation de l'énergie cinétique emmagasinée. In a preferred embodiment, the steering wheel has a vertical axis of rotation. The weight of the steering wheel is preferably at least partially supported by a pressure difference of a gas on two opposite sides of the steering wheel. In this way the bearings of the steering wheel are unloaded. This reduces friction and wear in these bearings, especially when the steering wheel rotates at high speed. It is thus possible to achieve an inexpensive steel steering wheel with excellent efficiency, in particular a very good shelf life of stored kinetic energy.
Dans une disposition préférée, l'organe d'entrée s'étend selon un axe primaire, tandis que l'organe de sortie et l'organe de commande s'étendent selon un axe secondaire parallèle à l'axe primaire et il est prévu une liaison d'entraînement dans le même sens de mouvement entre l'organe rotatif d'entrée (9) et le porte-satellites disposé selon l'axe secondaire. In a preferred arrangement, the input member extends along a primary axis, while the output member and the control member extend along a secondary axis parallel to the primary axis and there is provided a driving connection in the same direction of movement between the rotary input member (9) and the planet carrier arranged along the secondary axis.
Avantageusement, des moyens de pilotage sont prévus pour piloter le rapport de transmission du variateur de vitesse dans le sens d'une augmentation de la vitesse de l'organe rotatif de commande par rapport à la vitesse de rotation de l'organe rotatif d'entrée lorsque la vitesse de l'organe rotatif de sortie doit être réduite, et/ou dans le sens d'une diminution de la vitesse de l'organe rotatif de commande par rapport à la vitesse de l'organe rotatif d'entrée lorsque la vitesse de l'organe rotatif de sortie doit être augmentée. Advantageously, control means are provided for controlling the transmission ratio of the variable speed drive in the direction of increasing the speed of the rotary control member with respect to the speed of rotation of the rotary input member. when the speed of the rotary output member is to be reduced, and / or in the direction of a decrease in the speed of the rotary control member with respect to the speed of the rotary input member when the speed of the rotary output member must be increased.
Le volant est de préférence relié à l'organe rotatif de commande par l'intermédiaire d'un embrayage, l'organe rotatif de commande restant accouplé à un élément mené du variateur même lorsque ledit embrayage est ouvert. Cet embrayage peut avoir différentes fonctions : découplage du volant lorsque sa vitesse de rotation tend à dépasser une vitesse maximum autorisée, et/ou lorsqu'il est souhaitable de minimiser le ralentissement du volant sous l'effet des frottements, et/ou lorsque le véhicule a dépassé une certaine vitesse de croisière, et/ou pour démarrer le moteur sans avoir en même temps à lancer le volant, et/ou pour une accélération initiale du véhicule après un tel démarrage du moteur ou plus généralement lorsque le volant est à l'arrêt ou à une vitesse trop faible pour être utile. Un embrayage d'entrée est de préférence prévu en amont de l'organe rotatif d'entrée, entre ce dernier et le moteur. L'embrayage d'entrée peut notamment être ouvert lorsque le véhicule ou autre charge entraînée doit être ralentie par accumulation d'énergie dans le volant ou accélérée par restitution d'énergie à partir du volant. Ceci concerne notamment le ralentissement depuis une certaine vitesse jusqu'à l'arrêt de la charge, et l'accélération depuis l'arrêt de la charge jusqu'à épuisement total ou quasi-total de l'énergie utile du volant. The flywheel is preferably connected to the rotary control member via a clutch, the remaining rotary control member coupled to a driven element of the variator even when said clutch is open. This clutch can have different functions: decoupling of the steering wheel when its rotation speed tends to exceed a maximum authorized speed, and / or when it is desirable to minimize the slowing of the steering wheel under the effect of friction, and / or when the vehicle has exceeded a certain cruising speed, and / or to start the engine without having to start the steering wheel at the same time, and / or for an initial acceleration of the vehicle after such a starting of the engine or more generally when the steering wheel is at the stop or at a speed too low to be useful. An input clutch is preferably provided upstream of the rotary input member, between the latter and the motor. The input clutch can in particular be opened when the vehicle or other driven load must be slowed by energy accumulation in the steering wheel or accelerated by energy recovery from the steering wheel. This concerns in particular the slowing down of a certain speed until the load is stopped, and the acceleration since the stopping of the load until total or almost total exhaustion of the useful energy of the steering wheel.
Suivant un second aspect de l'invention, le groupe motopropulseur pour véhicule automobile comprend un moteur, notamment un moteur thermique et plus particulièrement un moteur à combustion interne, et un dispositif de transmission selon le premier aspect, dont l'organe rotatif d'entrée peut être couplé à un arbre de puissance du moteur. De préférence, le groupe motopropulseur comprend une unité de pilotage. Dans une première version, l'unité de pilotage comprend des moyens pour commander, à partir d'une situation d'arrêt prolongé : -- démarrage du moteur alors que le volant est découplé de l'organe rotatif de commande; -- mise en mouvement de l'organe rotatif de sortie au moyen du moteur, et -- couplage du volant avec l'organe rotatif de commande lorsque l'organe de 5 sortie (11) est à une certaine vitesse prédéterminée. Dans une deuxième version, combinable avec la première, l'unité de pilotage comprend des moyens pour commander, en réponse à une commande de ralentissement de l'organe de sortie, en particulier l'actionnement d'un 10 frein : - découplage entre le moteur et l'organe rotatif d'entrée ; et -- pilotage du variateur pour appliquer à la vitesse de l'organe de commande par rapport à celle de l'organe d'entrée une croissance d'autant plus rapide que le ralentissement demandé est fort. 15 Dans une troisième version, combinable avec la première et/ou la deuxième, l'unité de pilotage comprend des moyens pour commander, en réponse à une commande de remise en mouvement du véhicule après un temps d'arrêt à l'issue duquel le volant tourne à vitesse élevée : 20 -- pilotage du variateur pour appliquer à la vitesse de l'organe rotatif de commande par rapport à celle de l'organe rotatif d'entrée une décroissance d'autant plus rapide que l'accélération demandée est forte. De préférence, dans cette troisième version, le moteur est découplé de 25 l'organe d'entrée pendant le temps d'arrêt et pendant l'accélération, et lorsque la vitesse du volant passe en dessous d'un seuil prédéterminé, l'unité de pilotage assure : -- pilotage du moteur pour le mettre à une vitesse conforme à celle de l'organe d'entrée et accouplement du moteur avec l'organe rotatif d'entrée. 30 Suivant un troisième aspect, l'invention concerne un véhicule automobile équipé d'un dispositif de transmission selon le premier aspect ou d'un groupe motopropulseur selon le deuxième aspect. According to a second aspect of the invention, the power unit for a motor vehicle comprises a motor, in particular a heat engine and more particularly an internal combustion engine, and a transmission device according to the first aspect, including the rotary input member. can be coupled to a motor power shaft. Preferably, the powertrain comprises a control unit. In a first version, the control unit comprises means for controlling, from a prolonged stop situation: - starting the engine while the steering wheel is decoupled from the rotary control member; - Turning the output rotary member by means of the motor, and - coupling the steering wheel with the rotary control member when the output member (11) is at a certain predetermined speed. In a second version, combinable with the first, the control unit comprises means for controlling, in response to a slowdown control of the output member, in particular the actuation of a brake: - decoupling between the motor and the rotary input member; and - controlling the drive to apply the speed of the control member relative to that of the input member growth all the faster than the requested slowdown is strong. In a third version, combinable with the first and / or second, the control unit comprises means for controlling, in response to a command to restart the vehicle after a downtime at the end of which the steering wheel rotates at high speed: 20 - control of the variator to apply to the speed of the rotary control member relative to that of the rotary input member a decrease all the faster as the requested acceleration is strong . Preferably, in this third version, the motor is decoupled from the input member during the stopping time and during the acceleration, and when the speed of the steering wheel falls below a predetermined threshold, the unit pilot provides: - control of the engine to put it at a speed according to that of the input member and motor coupling with the rotary input member. According to a third aspect, the invention relates to a motor vehicle equipped with a transmission device according to the first aspect or a powertrain according to the second aspect.
Suivant un quatrième aspect de l'invention, l'accumulateur d'énergie cinétique à volant d'inertie, en particulier pour mise en oeuvre dans un dispositif de transmission selon le premier aspect, un groupe motopropulseur selon le deuxième aspect ou un véhicule selon le troisième aspect, est caractérisé en ce que le volant d'inertie est monté en rotation autour d'un axe vertical avec une liberté de mouvement axial par rapport à un bâti, en ce que le volant possède deux faces opposées contribuant chacune à délimiter l'une respective de deux chambres de pression inférieure et respectivement supérieure, pour un gaz, en ce que les deux chambres communiquent par un interstice formé entre une face périphérique du volant et une surface correspondante solidaire du bâti, en ce que l'accumulateur cinétique comprend des moyens générateurs de mouvement du gaz de la chambre inférieure vers la chambre supérieure à travers l'interstice, et en ce qu'une surface liée au bâti et en contact avec le gaz comporte des conformations de mise en rotation du gaz dans le même sens que le volant. Ainsi, le gaz qui sert à supporter le volant présente simultanément, en contact avec le volant, une vitesse de rotation dans le même sens que le 20 volant. Ceci réduit considérablement le freinage aérodynamique du volant. De préférence, les conformations comprennent une gorge spiralée s'étendant sur ladite surface correspondante solidaire du bâti. 25 Avantageusement, la conformation forme labyrinthe d'étanchéité avec une face du volant. Dans une version préférée, les moyens générateurs comprennent un raccordement de l'une au moins des chambres à une source de pression, de 30 préférence régulée. La source de pression peut être une tubulure d'admission de moteur thermique. Dans une autre version, la source de pression est un compresseur, qui de préférence fonctionne en circulateur de la chambre supérieure vers la 35 chambre inférieure. According to a fourth aspect of the invention, the kinetic energy accumulator with flywheel, in particular for implementation in a transmission device according to the first aspect, a power unit according to the second aspect or a vehicle according to the invention. third aspect, is characterized in that the flywheel is rotatably mounted about a vertical axis with an axial freedom of movement relative to a frame, in that the flywheel has two opposite faces each contributing to delimit the a respective one of two lower and upper pressure chambers, for a gas, in that the two chambers communicate via a gap formed between a peripheral face of the flywheel and a corresponding surface secured to the frame, in that the kinetic accumulator comprises means for generating gas movement from the lower chamber to the upper chamber through the interstice, and in that a surface connected to the frame and in contact with the gas comprises conformations of rotation of the gas in the same direction as the steering wheel. Thus, the gas used to support the steering wheel simultaneously has, in contact with the steering wheel, a rotational speed in the same direction as the steering wheel. This significantly reduces the aerodynamic braking of the steering wheel. Preferably, the conformations comprise a spiral groove extending on said corresponding surface secured to the frame. Advantageously, the conformation forms a sealing labyrinth with one face of the steering wheel. In a preferred version, the generating means comprises connecting at least one of the chambers to a pressure source, preferably regulated. The pressure source may be a heat engine intake manifold. In another version, the pressure source is a compressor, which preferably operates in a circulator from the upper chamber to the lower chamber.
Dans un mode de réalisation particulièrement avantageux, ladite face périphérique du volant et ladite surface correspondante sont coniques évasées vers le haut, de sorte que le volant se stabilise à une altitude correspondant à un certain écartement entre sa face périphérique et la surface correspondante. Le volant est de préférence en liaison d'entraînement avec l'extérieur, en particulier avec l'organe rotatif de commande, au moyen d'un pignon à taille droite solidaire du volant. Le pignon à taille droite permet au volant un certain débattement axial, et permet en particulier au volant d'être soulevé par la différence de pression du gaz entre ses faces inférieure et supérieure. De préférence, le volant a un débattement axial limité vers le bas par une butée axiale s'appuyant sur un organe de transmission tournant moins vite que le volant et dans le même sens que celui-ci. Ainsi, la vitesse de travail subie par la butée axiale n'est égale qu'à la différence entre la vitesse du volant et la vitesse de l'organe de transmission, et non pas à la totalité de la vitesse du volant. In a particularly advantageous embodiment, said peripheral face of the steering wheel and said corresponding surface are conical flared upwardly, so that the steering wheel stabilizes at an altitude corresponding to a certain spacing between its peripheral face and the corresponding surface. The steering wheel is preferably in driving connection with the outside, in particular with the rotary control member, by means of a right-sized pinion fixed to the steering wheel. The right-sided pinion allows the steering wheel a certain axial displacement, and allows in particular the steering wheel to be lifted by the difference in gas pressure between its lower and upper faces. Preferably, the steering wheel has a limited axial travel downwardly by an axial abutment bearing on a transmission member rotating slower than the steering wheel and in the same direction as the latter. Thus, the working speed experienced by the axial stop is equal to the difference between the speed of the steering wheel and the speed of the transmission member, and not to the entire speed of the steering wheel.
Le volant est typiquement en relation d'entraînement rotatif avec l'extérieur, en particulier avec l'organe rotatif de commande, par l'intermédiaire de l'organe de transmission précité et d'un multiplicateur de vitesse interposé entre l'organe de transmission et le volant pour augmenter la vitesse du volant par rapport à celle de l'organe de transmission. Dans une réalisation concrète, le volant est avantageusement en forme de cloche avec un fond fermé placé en position haute, entre deux butées axiales. The flywheel is typically in rotary drive relation with the outside, in particular with the rotary control member, via the aforesaid transmission member and a speed multiplier interposed between the transmission member. and the steering wheel to increase the speed of the steering wheel relative to that of the transmission member. In a concrete embodiment, the steering wheel is advantageously bell-shaped with a closed bottom placed in the upper position, between two axial stops.
D'autres particularités et avantages de l'invention ressortiront encore de la description ci-après, relative à des exemples non limitatifs. Aux dessins annexés : -- la figure 1 est un schéma d'un groupe motopropulseur selon l'invention ; 2 98354 7 12 -- la figure 2 est une vue partielle d'une variante de réalisation du groupe de la figure 1 ; -- la figure 3 est une demi-vue en coupe axiale d'un mode de réalisation de l'accumulateur selon l'invention ; 5 -- la figure 4 est une vue du détail IV se la figure 3, à échelle agrandie ; et -- la figure 5 est une vue partielle de face, déroulée dans un plan, de la surface périphérique interne du carter de l'accumulateur. Le groupe motopropulseur représenté à la figure 1 est destiné à équiper un 10 véhicule automobile. Il comprend un moteur thermique 1 qui produit de la puissance mécanique destinée à entraîner le véhicule symbolisé par les roues motrices 2. Un dispositif de transmission à accumulation d'énergie 3 est interposé entre 15 le moteur thermique 1 et les roues 2. Le dispositif de transmission à accumulation d'énergie 3 comprend un dispositif de variation de vitesse 4 qui est essentiellement composé d'un mécanisme différentiel 6 et d'un variateur de vitesse 7. Le dispositif de transmission 3 comprend en outre un accumulateur d'énergie cinétique comprenant essentiellement un volant 20 d'inertie 8 qui est ici représenté symboliquement. Dans l'exemple, le mécanisme différentiel 6 est un train planétaire, plus particulièrement un train épicycloïdal. Le dispositif de transmission 3 comprend un organe rotatif d'entrée 9 qui est 25 sélectivement accouplé, au moyen d'un embrayage d'entrée 27, avec l'arbre de puissance du moteur thermique 1 pour tourner à la même vitesse que cet arbre. Les roues motrices 2 sont accouplées de façon permanente avec un organe rotatif de sortie 11 du dispositif de transmission 3. 30 En outre, le dispositif de transmission 3 comprend un organe rotatif de commande 13 qui est couplé en rotation avec le volant d'inertie 8. Un engrenage multiplicateur de vitesse 12 est installé entre l'organe rotatif de commande 13 et le volant 8 pour augmenter, par exemple multiplier par 3 ou 4, la vitesse de rotation du volant 8 par rapport à celle de l'organe rotatif 35 de commande 13. Other features and advantages of the invention will emerge from the description below, relating to non-limiting examples. In the accompanying drawings: - Figure 1 is a diagram of a powertrain according to the invention; Figure 2 is a partial view of an alternative embodiment of the group of Figure 1; FIG. 3 is a half-view in axial section of an embodiment of the accumulator according to the invention; FIG. 4 is a view of detail IV in FIG. 3, on an enlarged scale; and - Figure 5 is a partial front view, unwound in a plane, the inner peripheral surface of the battery housing. The powertrain shown in Figure 1 is intended to equip a motor vehicle. It comprises a heat engine 1 which produces mechanical power intended to drive the vehicle symbolized by the drive wheels 2. An energy storage transmission device 3 is interposed between the heat engine 1 and the wheels 2. The device of FIG. energy storage transmission 3 comprises a speed variation device 4 which is essentially composed of a differential mechanism 6 and a speed variator 7. The transmission device 3 further comprises a kinetic energy accumulator comprising essentially a flywheel 20 of inertia 8 which is here represented symbolically. In the example, the differential mechanism 6 is a planetary gear, more particularly an epicyclic gear train. The transmission device 3 comprises a rotary input member 9 which is selectively coupled, by means of an input clutch 27, with the power shaft of the heat engine 1 to rotate at the same speed as this shaft. The drive wheels 2 are permanently coupled with a rotary output member 11 of the transmission device 3. In addition, the transmission device 3 comprises a rotary control member 13 which is rotatably coupled with the flywheel 8 A gear multiplier gear 12 is installed between the rotary control member 13 and the flywheel 8 to increase, for example multiply by 3 or 4, the rotation speed of the flywheel 8 relative to that of the rotary member 35 of order 13.
Les trois organes rotatifs 9, 11, 13 du dispositif de transmission 3 sont reliés entre eux avec un rapport de vitesse variable par le mécanisme différentiel 6. The three rotary members 9, 11, 13 of the transmission device 3 are interconnected with a variable speed ratio by the differential mechanism 6.
Dans l'exemple représenté, le mécanisme différentiel 6 est du type comprenant un porte-satellites 14 supportant en rotation au moins un satellite 16 qui engrène d'une part avec une couronne dentée intérieurement 17 et d'autre part avec une roue planétaire 18 dentée extérieurement. In the example shown, the differential mechanism 6 is of the type comprising a planet carrier 14 supporting in rotation at least one satellite 16 which meshes on the one hand with an internally ring gear 17 and on the other hand with a planetary gear wheel 18 externally.
La couronne 17 et la roue planétaire 18 sont coaxiales, et les satellites 16 sont excentrés par rapport à elles. Le porte-satellites 14 est couplé à l'organe rotatif d'entrée 9. La roue planétaire 18 est solidaire de l'organe rotatif de sortie 11. La couronne 17 est solidaire de l'organe rotatif de commande 13. Dans l'exemple représenté, les organes rotatifs de sortie 11 et de commande 13, ainsi que le train planétaire 6 sont coaxiaux suivant un axe secondaire A2. L'organe d'entrée 9 s'étend suivant un axe primaire Al parallèle à l'axe secondaire A2. Il y a entre l'organe rotatif d'entrée 9 et le porte-satellites 14 un dispositif de couplage 49 tel que l'organe rotatif d'entrée 9 et le porte-satellites 14 tournent dans le même sens. Dans l'exemple représenté le dispositif de couplage 49 comprend une cascade de pignons 51. Le rapport de transmission local créé par le dispositif de couplage 49 est choisi en général différent de 1 : 1. Ce rapport de transmission local constitue en effet l'un des paramètres de mise au point et d'optimisation de l'ensemble constitué notamment par le moteur, le véhicule, le volant, le variateur et le train planétaire. The ring 17 and the sun gear 18 are coaxial, and the satellites 16 are eccentric with respect to them. The planet carrier 14 is coupled to the rotary input member 9. The sun gear 18 is integral with the rotary output member 11. The ring 17 is integral with the rotary control member 13. In the example shown, the output rotary members 11 and control 13, and the planetary gear 6 are coaxial along a secondary axis A2. The input member 9 extends along a primary axis A1 parallel to the secondary axis A2. There is between the rotary input member 9 and the planet carrier 14 a coupling device 49 such that the rotary input member 9 and the planet carrier 14 rotate in the same direction. In the example shown, the coupling device 49 comprises a gears cascade 51. The local transmission ratio created by the coupling device 49 is generally chosen to be different from 1: 1. This local transmission ratio is indeed one parameters of development and optimization of the assembly consisting in particular of the engine, the vehicle, the steering wheel, the variator and the planetary gear.
Sans que cela implique impérativement les particularités qui viennent d'être décrites, les trois éléments 14, 17, 18 du train planétaire, couplés respectivement à l'organe d'entrée 9, à l'organe de commande 13 et à l'organe de sortie 11, tournent dans le même sens lorsque le véhicule fonctionne en marche avant. En marche arrière, obtenue par une zone de la gamme de rapports possibles dans le variateur 7, seul le sens de rotation de la roue planétaire 18 est inversé, les autres tournant dans le même sens que lorsque le véhicule est en marche avant. Il y a un couplage permanent entre l'élément 14 (le porte-satellites dans l'exemple) entraîné par l'organe d'entrée 9, et l'élément menant 21 du variateur 7, avec entre eux le rapport de transmission local créé par le dispositif de couplage 49. Il y a un couplage permanent entre l'élément mené 19 du variateur 7 et 10 l'élément 17 (la couronne dans l'exemple) associée à l'organe de commande 13. Le variateur de vitesse 7 règle le rapport de vitesse entre l'organe rotatif d'entrée 9 et l'organe rotatif de commande 13. Il est réalisé sous la forme 15 d'un variateur CVT («Continuously Variable Transmission », transmission continument variable) comprenant deux poulies 19 ,21 qui ont des axes parallèles et tournent dans le même sens. Une chaîne de transmission ou courroie de transmission 22 réalise un couplage en rotation de ces deux poulies avec un rapport variable. Chaque poulie est formée de deux cônes 20 que l'on peut rapprocher ou écarter l'un de l'autre par des vérins symbolisés par les flèches 23. Lorsque les deux cônes composant une poulie sont très rapprochés l'un de l'autre, la chaîne ou courroie 22 est repoussée à une grande distance de l'axe de la poulie. Inversement, lorsque les deux cônes sont très écartés l'une de l'autre, la chaîne ou courroie 22 contourne la 25 poulie près de l'axe. En faisant varier le diamètre effectif de l'une des poulies dans un sens et le diamètre effectif de l'autre poulie dans le sens opposé, on modifie le rapport de transmission entre les deux poulies. 30 L'embrayage d'entrée 27, réalisé de préférence sous la forme d'un embrayage à base d'huile, permet de sélectivement désolidariser l'arbre du moteur thermique 1 et l'organe rotatif d'entrée 9 l'un par rapport à l'autre. Without this necessarily implying the particulars just described, the three elements 14, 17, 18 of the sun gear, respectively coupled to the input member 9, to the control member 13 and to the control member. output 11, turn in the same direction when the vehicle is running forward. In reverse, obtained by an area of the range of possible ratios in the variator 7, only the direction of rotation of the sun gear 18 is reversed, the others rotating in the same direction as when the vehicle is in forward motion. There is a permanent coupling between the element 14 (the planet carrier in the example) driven by the input member 9, and the driving element 21 of the variator 7, with the local transmission ratio created between them. by the coupling device 49. There is a permanent coupling between the driven element 19 of the variator 7 and the element 17 (the ring in the example) associated with the control member 13. The variable speed drive 7 the speed ratio between the rotary input member 9 and the rotary control member 13 is adjusted. It is produced in the form of a CVT (Continuously Variable Transmission) variator comprising two pulleys 19 , 21 which have parallel axes and rotate in the same direction. A transmission chain or transmission belt 22 rotates these two pulleys with a variable ratio. Each pulley is formed of two cones 20 that can be moved closer or apart from one another by cylinders symbolized by the arrows 23. When the two cones forming a pulley are very close to one another, the chain or belt 22 is pushed back a great distance from the axis of the pulley. Conversely, when the two cones are widely spaced from each other, the chain or belt 22 bypasses the pulley near the axis. By varying the effective diameter of one of the pulleys in one direction and the effective diameter of the other pulley in the opposite direction, the transmission ratio between the two pulleys is changed. The inlet clutch 27, preferably in the form of an oil-based clutch, selectively disconnects the shaft of the heat engine 1 and the rotary input member 9 relative to one another. to the other.
Selon une variante possible, suggérée à la figure 1 est illustrée plus en détail aux figures 2 et 3, un embrayage 24 peut être prévu entre l'organe rotatif de commande 13 et le multiplicateur de vitesse 12. According to a possible variant, suggested in FIG. 1 is illustrated in more detail in FIGS. 2 and 3, a clutch 24 may be provided between the rotary control member 13 and the speed multiplier 12.
Une unité de pilotage 28 comprend une sortie de commande 29 pour piloter le variateur 7 et en particulier le rapport de transmission qu'il établit entre l'organe rotatif d'entrée 9 et l'organe rotatif de commande 13, une ligne de commande 32 pour piloter le moteur thermique 1, une ligne de commande 36 pour piloter l'embrayage 27, et une ligne de commande 31 pour piloter l'embrayage 24 s'il en est prévu un. L'unité de pilotage 28 reçoit des informations de la part de divers capteurs, en particulier divers capteurs 37 décrivant l'état de fonctionnement du moteur thermique 1. L'unité de pilotage 28 comprend encore des capteurs 38, 41 et 42 pour la vitesse de rotation de l'arbre de puissance du moteur 1 et de deux des trois organes rotatifs du dispositif de transmission (la vitesse de rotation du troisième organe rotatif étant une conséquence de celle des deux autres compte tenu de la relation établie entre eux par le mécanisme différentiel), un capteur 43 de la position de la pédale de gaz 44 et un capteur 46 de l'activation du système de freinage 47 (représenté symboliquement) du véhicule. On va maintenant décrire le fonctionnement du groupe motopropulseur de la figure 1. A control unit 28 comprises a control output 29 for controlling the variator 7 and in particular the transmission ratio that it establishes between the rotary input member 9 and the rotary control member 13, a control line 32 for controlling the heat engine 1, a control line 36 for controlling the clutch 27, and a control line 31 for driving the clutch 24 if one is provided. The control unit 28 receives information from various sensors, in particular various sensors 37 describing the operating state of the heat engine 1. The control unit 28 also comprises sensors 38, 41 and 42 for the speed of rotation of the power shaft of the motor 1 and of two of the three rotary members of the transmission device (the rotational speed of the third rotary member being a consequence of that of the two others taking into account the relationship established between them by the mechanism differential), a sensor 43 of the position of the gas pedal 44 and a sensor 46 of the activation of the brake system 47 (shown symbolically) of the vehicle. We will now describe the operation of the powertrain of Figure 1.
En partant d'une situation où l'ensemble est à l'arrêt depuis un temps relativement long, par exemple si le véhicule est en stationnement, le processus de mise en route commence par le démarrage du moteur 1, typiquement au moyen d'un démarreur (non représenté). À ce stade, l'embrayage d'entrée 27 peut être ouvert. En variante, l'embrayage d'entrée 27 peut être fermé et le variateur 7 réglé pour que la vitesse de rotation de l'organe rotatif de sortie 11 soit nulle. Pour mettre en mouvement le véhicule, l'unité de pilotage 28 commande la 35 fermeture de l'embrayage 27 (s'il n'est pas déjà fermé) et une modification 2 98354 7 16 progressive du rapport de transmission dans le variateur 7 de façon à faire progressivement augmenter la vitesse de rotation de l'organe de sortie 11. Tant que la vitesse de rotation de l'organe de sortie 11 augmente, il n'est 5 pas nécessaire de fermer l'embrayage 24. Le volant 8 reste donc à l'arrêt. Si le conducteur demande une décélération du véhicule au moyen du dispositif de freinage 47, et que la vitesse du véhicule devient ainsi inférieure à une valeur prédéterminée, par exemple 70 km par heure, le 10 dispositif de pilotage 28 commande la fermeture de l'embrayage 24. Cette vitesse du véhicule correspond à une relativement faible vitesse du volant, par exemple le quart de sa vitesse maximale. En même temps, l'unité de pilotage 28 commande l'ouverture de 15 l'embrayage 27. Le variateur 7 est ensuite commandé par l'unité de pilotage 28 pour faire croître la vitesse du volant 8 d'autant plus rapidement que la demande de décélération du véhicule, détectée par le capteur 46, est forte. Il est bien sûr possible que les freins du véhicule fonctionnent en même temps, notamment si la demande de décélération est supérieure à celle que 20 peut assurer le volant. Quand le véhicule s'immobilise, la vitesse de rotation du volant 8 est maximale, par exemple 20 000 tours par minute. 25 Si l'immobilisation du véhicule est de courte durée, ce dont l'unité de pilotage 28 en est informée car le conducteur ne coupe pas le contact. La remise en mouvement du véhicule s'effectue alors que l'embrayage d'entrée 27 reste ouvert. L'unité de pilotage 28 commande simplement le variateur 7 de façon à faire diminuer la vitesse de rotation du volant 8, d'autant plus 30 rapidement que la pression sur la pédale d'accélérateur 44, détectée par le capteur 43, est forte. Lorsque la vitesse de rotation du volant 8 atteint un seuil bas, par exemple 5000 tours par minute, l'unité de pilotage 28 commande le moteur 1 pour 35 que sa vitesse de rotation corresponde à celle de l'organe d'entrée 9, puis 2 98354 7 17 commande la fermeture de l'embrayage d'entrée 27. La suite de l'accélération est assurée par le moteur 1, de préférence après ouverture de l'embrayage 24 du volant 8. 5 Lorsque le conducteur coupe le contact après un arrêt du véhicule, le volant tourne à grande vitesse. Pour éviter la déperdition de cette énergie, il peut être prévu une liaison mécanique (non représentée) pour que le volant entraîne l'alternateur du véhicule, de façon à recharger la batterie d'accumulateurs du véhicule (non représentée). 10 Lorsque le véhicule fonctionne à vitesse relativement faible et variable, par exemple en ville, les variations de la vitesse du volant, commandées par le variateur 7, peuvent assurer les ralentissements et les accélérations du véhicule. Lorsque l'énergie cinétique du volant tend à s'épuiser, le moteur 1 15 est temporairement utilisé pour fournir un supplément d'énergie mécanique à l'ensemble constitué par le véhicule et son volant. Lorsque le véhicule fonctionne à vitesse relativement élevée, par exemple sur route ou autoroute, le variateur 7 optimise le rapport de transmission 20 entre le moteur 1 et les roues 2 dans le sens d'une optimisation de l'efficacité, du confort et des performances. L'embrayage 24 est de préférence ouvert pour améliorer le rendement du dispositif de transmission À titre d'exemple, un volant pesant environ 25 kilos et tournant à une 25 vitesse maximale de 20 000 tours par minute peut emmagasiner environ 330 id, ce qui correspond à une puissance de 33 kW pendant 10 secondes ou de 65 kW pendant 5 secondes. Ceci permet aisément d'accélérer vigoureusement de 0 à 60 km/h un véhicule de poids usuel. Un système d'hybridation électrique qui offrirait de telles possibilités serait à la fois 30 beaucoup plus coûteux est beaucoup plus lourd. En outre, le dispositif selon l'invention permet d'agrandir considérablement la plage de variation continue du rapport de transmission. L'exemple représenté à la figure 2 ne sera décrit que pour ses différences par rapport à celui de la figure 1. Starting from a situation where the assembly has been stationary for a relatively long time, for example if the vehicle is parked, the start-up process starts with the starting of the engine 1, typically by means of a starter (not shown). At this point, the input clutch 27 can be opened. Alternatively, the input clutch 27 can be closed and the drive 7 set so that the rotational speed of the rotary output member 11 is zero. To set the vehicle in motion, the control unit 28 controls the closing of the clutch 27 (if it is not already closed) and a progressive modification of the transmission ratio in the drive 7. in order to gradually increase the rotational speed of the output member 11. As the speed of rotation of the output member 11 increases, it is not necessary to close the clutch 24. The steering wheel 8 remains therefore at a standstill. If the driver requests a deceleration of the vehicle by means of the braking device 47, and the speed of the vehicle thus becomes less than a predetermined value, for example 70 km / h, the control device 28 controls the closing of the clutch. 24. This vehicle speed corresponds to a relatively low speed of the steering wheel, for example a quarter of its maximum speed. At the same time, the control unit 28 controls the opening of the clutch 27. The variator 7 is then controlled by the control unit 28 to increase the speed of the steering wheel 8 more rapidly than the demand deceleration of the vehicle, detected by the sensor 46, is strong. It is of course possible that the brakes of the vehicle operate at the same time, especially if the demand for deceleration is greater than that which 20 can ensure the steering wheel. When the vehicle comes to a stop, the speed of rotation of the steering wheel 8 is maximum, for example 20,000 revolutions per minute. If the immobilization of the vehicle is of short duration, which the control unit 28 is informed because the driver does not cut the contact. The vehicle is restarted while the input clutch 27 remains open. The control unit 28 simply controls the variator 7 so as to decrease the rotational speed of the flywheel 8, all the more rapidly as the pressure on the accelerator pedal 44, detected by the sensor 43, is high. When the speed of rotation of the flywheel 8 reaches a low threshold, for example 5000 revolutions per minute, the control unit 28 controls the motor 1 so that its speed of rotation corresponds to that of the input member 9, then 2 98354 7 17 controls the closing of the input clutch 27. The following acceleration is provided by the engine 1, preferably after opening the clutch 24 of the flywheel 8. 5 When the driver turns off the ignition after a stop of the vehicle, the steering wheel turns at high speed. To prevent the loss of this energy, it can be provided a mechanical connection (not shown) for the steering wheel drives the alternator of the vehicle, so as to recharge the battery of the vehicle (not shown). When the vehicle operates at a relatively low and variable speed, for example in the city, the variations in the speed of the steering wheel, controlled by the variator 7, can ensure the slowdowns and acceleration of the vehicle. When the kinetic energy of the flywheel tends to run out, the motor 1 15 is temporarily used to provide additional mechanical energy to the assembly consisting of the vehicle and its steering wheel. When the vehicle is operating at a relatively high speed, for example on the road or highway, the variator 7 optimizes the transmission ratio between the engine 1 and the wheels 2 in the sense of optimizing efficiency, comfort and performance. . The clutch 24 is preferably open to improve the efficiency of the transmission device. For example, a flywheel weighing about 25 kilograms and rotating at a maximum speed of 20,000 revolutions per minute can store about 330 id, which corresponds to at a power of 33 kW for 10 seconds or 65 kW for 5 seconds. This makes it possible to accelerate vigorously from 0 to 60 km / h a vehicle of usual weight. An electrical hybridization system that would offer such opportunities would be both much more expensive and much heavier. In addition, the device according to the invention makes it possible to considerably increase the range of continuous variation of the transmission ratio. The example shown in Figure 2 will be described only for its differences from that of Figure 1.
Dans le mécanisme différentiel, le porte-satellites 14 supporte au moins une paire de satellites 65, 66. L'un des satellites 65 engrène avec la couronne 17, et l'autre satellite 66 engrène avec la roue planétaire 18. En outre, les deux satellites 65 et 66 d'une paire sont couplés en rotation l'un avec l'autre de telle manière que la couronne 17 et la roue planétaire 18 tournent dans le même sens par rapport au porte-satellites 14. Ceci n'empêche pas notamment la roue planétaire 18 de tourner en inverse lorsque la couronne 17 tourne dans le même sens que le moteur thermique : il suffit pour cela, dans l'exemple représenté, que le porte-satellites 14 tourne suffisamment plus vite que la couronne. Dans l'exemple représenté, pour leur couplage, les satellites 65 et 66 sont en relation d'engrènement mutuel. Cet agencement est remarquable en ce qu'il ne nécessite qu'une relativement faible amplitude de variation du rapport de transmission dans le variateur 7. Selon un autre perfectionnement par rapport à la figure 1, mais indépendant de celui concernant le train planétaire 6, le multiplicateur de vitesse 12 est désormais constitué par un train épicycloïdal coaxial avec le volant 8, Les figures 3 à 5 représentent un accumulateur d'énergie cinétique qui est dans son principe utilisable pour la réalisation concrète du volant 8 de la figure 2. In the differential mechanism, the satellite carrier 14 supports at least one pair of satellites 65, 66. One of the satellites 65 meshes with the ring gear 17, and the other satellite 66 meshes with the sun gear wheel 18. In addition, the two satellites 65 and 66 of a pair are coupled in rotation with each other such that the ring 17 and the sun gear 18 rotate in the same direction relative to the planet carrier 14. This does not preclude especially the sun gear 18 to turn in reverse when the ring 17 rotates in the same direction as the heat engine: it is sufficient for this, in the example shown, the planet carrier 14 rotates sufficiently faster than the crown. In the example shown, for their coupling, the satellites 65 and 66 are in mutual meshing relationship. This arrangement is remarkable in that it requires only a relatively low amplitude of variation of the transmission ratio in the variator 7. According to another improvement with respect to FIG. 1, but independent of that concerning the planetary gear 6, the speed multiplier 12 is now constituted by a planetary gear train coaxial with the flywheel 8, Figures 3 to 5 show a kinetic energy accumulator which is in principle usable for the concrete embodiment of the wheel 8 of Figure 2.
L'accumulateur comprend un bâti 72 en forme de carter généralement cylindrique ayant un axe vertical 59. Le volant 8 est monté rotatif dans le carter 72. Une chambre inférieure 73 est délimitée dans le carter 72 entre un fond 74 du carter et une face inférieure 76 du volant 8. Une chambre supérieure 77 est délimitée dans la carter 72 entre le couvercle 78 du carter et une face d'extrémité supérieure 79 du volant 8. Les deux chambres 73, 77 sont sensiblement étanches mais communiquent l'une avec l'autre de manière aussi restreinte que possible par un interstice 81, correspondant au jeu de fonctionnement, ménagé entre la face latérale périphérique 82 du volant 8 et la face latérale intérieure correspondante 83 du carter 72. Un raccord 84 permet de brancher sur la cuve 72 un tuyau d'alimentation en gaz de la chambre inférieure 73. Un raccord de sortie 86 permet à du gaz de sortir de la chambre supérieure 77 vers l'extérieur du carter 72. En fonctionnement, une différence de pression est maintenue entre les raccords 84, 86 pour que la pression dans la chambre inférieure 73 soit plus grande que la pression dans la chambre supérieure 77. Ainsi, la face d'extrémité inférieure 76 du volant 8 subit une force pressante ascendante qui est plus grande que la force pressante descendante subie par la face d'extrémité supérieure 79 du volant 8. Le volant 8 est monté avec une liberté de translation le long de son axe 59. La différence entre les forces ascendante et descendante est telle qu'elle équilibre sensiblement le poids du volant 8. Grâce à cette disposition, malgré le poids du volant, les paliers du volant assurent un simple positionnement sous des forces d'appui théoriquement nulles, donc avec des frottements extrêmement limités. The accumulator comprises a generally cylindrical housing-shaped frame 72 having a vertical axis 59. The flywheel 8 is rotatably mounted in the housing 72. A lower chamber 73 is delimited in the housing 72 between a bottom 74 of the housing and a lower face. 76 of the flywheel 8. An upper chamber 77 is defined in the housing 72 between the cover 78 of the housing and an upper end face 79 of the flywheel 8. The two chambers 73, 77 are substantially sealed but communicate with each other. other as narrowly as possible by a gap 81, corresponding to the operating clearance, provided between the peripheral side face 82 of the flywheel 8 and the corresponding inner side face 83 of the housing 72. A coupling 84 makes it possible to connect the tank 72 to a gas supply pipe of the lower chamber 73. An outlet fitting 86 allows gas to exit the upper chamber 77 to the outside of the housing 72. In operation, a The pressure difference is maintained between the connections 84, 86 so that the pressure in the lower chamber 73 is greater than the pressure in the upper chamber 77. Thus, the lower end face 76 of the flywheel 8 experiences an upward pressing force which is greater than the downward pressing force experienced by the upper end face 79 of the flywheel 8. The flywheel 8 is mounted with translational freedom along its axis 59. The difference between the upward and downward forces is such that it substantially balances the weight of the wheel 8. With this arrangement, despite the weight of the steering wheel, the bearings of the steering wheel provide a simple positioning under bearing forces theoretically zero, so with extremely limited friction.
L'interstice 81 est aussi mince que possible pour permettre la rotation du volant sans contact direct avec la face latérale périphérique intérieure 83 du carter. Grâce à ce jeu aussi faible que possible et à une conformation non lisse de la face périphérique intérieure 83 du carter, l'interstice 81 assure une limitation maximum du débit de l'écoulement entre les chambres 73 et 77. Cet écoulement est compensé par une circulation, assurée par exemple par un compresseur 116, allant du raccord supérieur 86 au raccord inférieur 84. Comme le gaz circule en circuit fermé, la nature du gaz peut être choisie à volonté. On peut choisir de l'air. On peut également préférer un gaz comme l'hélium dont la viscosité est très faible. Suivant une particularité du mode de réalisation représenté, la face latérale intérieure 83 de la cuve et la face périphérique 82 du volant 8 sont légèrement coniques évasées vers le haut. Ainsi, la position en hauteur du 30 volant est automatiquement régulée. Dès que le volant dépasse la position en hauteur optimale, l'interstice 81, devenant plus grand, permet davantage d'écoulement de la chambre inférieure 73 à la chambre supérieure 77, la pression différentielle diminue entre les deux chambres et par conséquent le volant revient vers sa position nominale. Cette régulation marche 35 particulièrement bien si le dispositif de circulation installé entre les raccords 86 et 84 fait diminuer la pression entre les raccords 86 et 84 lorsque le débit augmente. Suivant une autre particularité très avantageuse de l'accumulateur d'énergie cinétique, la configuration non lisse de la face périphérique intérieure 83 du carter est une gorge 109 spiralée en hélice autour de l'axe 59, qui a pour effet qu'une partie importante du gaz passant d'une chambre à l'autre le long de l'interstice 81 suit les spires de la gorge 109 ce qui fait tourner le gaz à grande vitesse autour de l'axe 59. Le sens d'enroulement des spires du bas vers le haut est le même que le sens de rotation du volant. Ainsi le gaz exerce sur le volant un effet d'entraînement aérodynamique ou en tout cas, selon la vitesse de rotation du volant, un effet de réduction de la résistance aérodynamique subie par le volant. Il a été trouvé que pour un volant de 25 kg en acier une gorge d'environ 3 mm de hauteur et 4 mm de profondeur permettait au gaz de s'écouler à une vitesse linéaire du même ordre de grandeur que la vitesse linéaire de la périphérie du volant. Ainsi le gaz exerce en plus de la lévitation du volant une action d'entretien de la rotation du volant 8. The gap 81 is as thin as possible to allow rotation of the flywheel without direct contact with the inner peripheral side face 83 of the housing. With this game as small as possible and a non-smooth conformation of the inner peripheral face 83 of the housing, the gap 81 ensures a maximum limitation of the flow rate of the flow between the chambers 73 and 77. This flow is compensated by a circulation, provided for example by a compressor 116, from the upper connector 86 to the lower connection 84. As the gas circulates in closed circuit, the nature of the gas can be chosen at will. We can choose air. We can also prefer a gas such as helium whose viscosity is very low. According to a feature of the embodiment shown, the inner side face 83 of the tank and the peripheral face 82 of the flywheel 8 are slightly tapered flared upwards. Thus, the height position of the steering wheel is automatically regulated. As soon as the steering wheel exceeds the optimum height position, the gap 81, becoming larger, allows more flow from the lower chamber 73 to the upper chamber 77, the differential pressure decreases between the two chambers and therefore the steering wheel returns towards its nominal position. This control works particularly well if the circulation device installed between the connections 86 and 84 decreases the pressure between the connections 86 and 84 as the flow rate increases. According to another very advantageous feature of the kinetic energy accumulator, the non-smooth configuration of the inner peripheral face 83 of the casing is a spirally helical groove 109 around the axis 59, which has the effect that an important part gas passing from one chamber to another along the gap 81 follows the turns of the groove 109 which rotates the gas at high speed around the axis 59. The winding direction of the bottom turns up is the same as the direction of rotation of the steering wheel. Thus the gas exerts on the steering wheel an aerodynamic driving effect or in any case, depending on the speed of rotation of the steering wheel, an effect of reducing the aerodynamic resistance experienced by the steering wheel. It was found that for a steel 25 kg flywheel a throat of about 3 mm in height and 4 mm in depth allowed the gas to flow at a linear speed of the same order of magnitude as the linear velocity of the periphery. of the steering wheel. Thus the gas exerts in addition to the levitation of the steering wheel a maintenance action of the rotation of the steering wheel 8.
La figure 4 montre un mode de réalisation préféré pour la face périphérique intérieure du carter: -- hauteur axiale de la nervure 111 : 3 mm -- hauteur axiale de la gorge 109 entre nervures successives : 3 mm -- profondeur radiale de la gorge 109 : 4 mm -- inclinaison C de la face périphérique du volant par rapport à l'axe vertical : 5° La face périphérique du volant est de préférence lisse. FIG. 4 shows a preferred embodiment for the inner peripheral face of the housing: axial height of the rib 111: 3 mm; axial height of the groove 109 between successive ribs: 3 mm; radial depth of the groove : 4 mm - inclination C of the peripheral face of the steering wheel relative to the vertical axis: 5 ° The peripheral face of the flywheel is preferably smooth.
La figure 4 montre en outre que chaque nervure 111 séparant deux spires de la gorge 109 présente en coupe axiale, un sommet 113 en forme d'arête adjacente à sa face inférieure, qui se raccorde à la face supérieure de la nervure par un congé 114. FIG. 4 further shows that each rib 111 separating two turns of the groove 109 has, in axial section, an apex 113 in the form of an edge adjacent to its lower face, which is connected to the upper face of the rib by a fillet 114 .
Dans l'exemple représenté à la figure 3, le volant 8 est en forme de cloche dont le fond est placé en position supérieure entre deux butées axiales 91, 92 qui délimitent le débattement vertical du volant 8. La butée axiale 91 supérieure s'appuie sous le couvercle 78 du carter. La butée axiale inférieure 92 s'appuie sur le porte-satellites 93 du multiplicateur de vitesse 12 réalisé sous la forme d'un train épicycloïdal comme décrit en référence à la figure 2. La roue planétaire 94 du train épicycloïdal est solidaire d'un arbre central 96 solidaire de la face inférieure du volant 8. Le train planétaire état de denture droite permettant le coulissement axial du volant sans que ce dernier subisse une poussée axiale dans un sens ou dans l'autre en fonction du couple transmis dans le train planétaire. La couronne 97 du train épicycloïdal est fixée au fond 74 du carter. Le porte- satellites 97 est solidaire de l'organe mené 98 de l'embrayage 24 réalisé sous la forme d'un embrayage à bain d'huile. L'organe menant 99 de l'embrayage 24 est solidaire d'un organe de transmission 101 qui est accouplé par un engrenage conique 102 avec l'organe de commande 13. In the example shown in Figure 3, the wheel 8 is bell-shaped whose bottom is placed in the upper position between two axial stops 91, 92 which define the vertical movement of the flywheel 8. The axial abutment 91 upper builds under the cover 78 of the housing. The lower axial abutment 92 is supported on the planet carrier 93 of the speed multiplier 12 in the form of an epicyclic gear train as described with reference to FIG. 2. The planetary wheel 94 of the epicyclic gear train is integral with a shaft. central 96 secured to the underside of the flywheel 8. The planetary gear left gear state allowing the axial sliding of the steering wheel without the latter undergoes an axial thrust in one direction or the other depending on the torque transmitted in the planetary gear. The ring 97 of the planetary gear train is fixed to the bottom 74 of the housing. The planet carrier 97 is integral with the driven member 98 of the clutch 24 in the form of an oil bath clutch. The driving member 99 of the clutch 24 is integral with a transmission member 101 which is coupled by a conical gear 102 with the control member 13.
Le volant 8 est supporté en rotation, avec possibilité de coulissement axial, dans un palier lisse 103 monté dans le couvercle 78 et un palier lisse 104 monté dans le porte-satellites 93. Le palier lisse 104 ne travaille qu'à la différence entre la vitesse du volant et celle du porte-satellites. The flywheel 8 is rotatably supported, with possibility of axial sliding, in a sliding bearing 103 mounted in the cover 78 and a sliding bearing 104 mounted in the planet carrier 93. The sliding bearing 104 only works at the difference between the speed of the steering wheel and that of the planet carrier.
Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux exemples décrits et représentés. Les embrayages 24 et 27 ne sont pas indispensables. S'ils sont tous les deux supprimés, il est possible de lancer le moteur thermique 1 au moyen d'une 30 machine dynamo-électrique couplée à l'arbre de commande 13 en plaçant le variateur 7 dans un réglage où la vitesse de l'arbre de sortie 11 est nulle. Le dispositif de transmission peut être piloté de manière différente de ce qui a été décrit. En particulier, il n'est pas indispensable de découpler le volant 8 2 983 5 4 7 22 relativement à l'organe rotatif de commande 13 au-delà d'une certaine vitesse de circulation du véhicule. Le fonctionnement aux basses vitesses peut avoir lieu avec une action 5 cumulée du volant et du moteur. Il peut être prévu plusieurs gorges formant ensemble une hélice à pas multiple, au lieu d'une seule gorge. Of course, the invention is not limited to the examples described and shown. Clutches 24 and 27 are not essential. If both are suppressed, it is possible to start the heat engine 1 by means of a dynamo-electric machine coupled to the control shaft 13 by placing the variator 7 in a setting where the speed of the output shaft 11 is zero. The transmission device can be controlled differently from what has been described. In particular, it is not essential to uncouple the steering wheel 8 8 relative to the rotary control member 13 beyond a certain speed of circulation of the vehicle. Operation at low speeds can occur with cumulative steering wheel and engine action. It can be provided several grooves together forming a multiple pitch propeller, instead of a single groove.
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