FR3029465A1 - Transmission automatique pour vehicule hybride - Google Patents

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Abstract

La présente invention a pour objet une transmission automatique pour véhicule hybride Transmission automatique pour véhicule hybride thermique/électrique comprenant : - un arbre d'entrée (AE) entraîné par le moteur thermique, - une roue, une couronne ou un pignon de sortie (RCPS), - un élément stationnaire (ES), tel qu'un carter par exemple, - une machine électrique (ME) dont le stator (ST) est solidaire de l'élément stationnaire (ES), - des premier, deuxième, troisième, quatrième et cinquième organes de transmission sélective de couple (C124 ; C345 ; C1; C23 ; C5) pouvant être engagés ou activés sélectivement pour établir différents rapports de transmission. Transmission automatique caractérisée en ce qu'elle comprend, en outre, un unique train planétaire double du type Ravigneaux (TPR) dont les éléments fonctionnels constitutifs sont arrangés en deux étages de trains planétaires (ET1 et ET2) reliés par les organes précités à l'arbre d'entrée (AE) et à l'élément stationnaire (ES), et en ce que le rotor (RO) de la machine électrique (ME) est monté sur un élément fonctionnel (R1) d'injection du mouvement du train (TPR).

Description

DESCRIPTION La présente invention concerne le domaine des équipements de véhicules automobiles, plus particulièrement celui des véhicules hybrides thermiques/électriques (comportant un moteur thermique, généralement à combustion interne, et au moins une machine électrique), et a pour objet une transmission automatique, ou boîte de vitesses automatique, optimisée pour de tels véhicules. L'invention vise plus spécifiquement les transmissions pour des véhicules hybrides pouvant fonctionner en mode d'entraînement électrique "pur", c'est-à-dire pour des véhicules pouvant être mus par l'action du seul moteur électrique, et dont les entraînements par moteur thermique et moteur électrique transitent par la même transmission avant application aux roues motrices. Pour le type de véhicule précité, il existe actuellement dans l'état de la technique principalement deux types d'architectures.
Un premier type d'architecture correspond aux hybrides parallèles dits de type "P2", qui fonctionnent avec une machine électrique placée entre le moteur thermique et la boîte de vitesses. Un embrayage de découplage spécifique est prévu qui permet de déconnecter le moteur thermique de la chaîne de traction.
En cas de découplage, le fonctionnement est du type électrique pur, la machine électrique fournissant le couple à la boîte de vitesses, à la place du moteur thermique. La machine électrique peut aussi servir de frein de transmission dans les situations habituelles de freinage : elle est alors en mode générateur et produit de l'électricité pour recharger la batterie. La boîte de vitesses fonctionne ensuite de manière classique, adaptant les rapports de vitesse au régime de fonctionnement optimal du moteur électrique. En l'absence de découplage, lorsque le moteur thermique est connecté, la machine électrique peut être sollicitée comme moteur ou comme générateur pour soit fournir un surcroît de puissance à l'accélération, soit recharger la batterie. Cette première architecture est la solution la plus utilisée actuellement, du moins sur le marché européen. Son avantage est de pouvoir utiliser une boîte de vitesses existante à l'entrée de laquelle on greffe un moteur électrique et un 3029465 - 2 - embrayage de découplage permettant de déconnecter le moteur thermique de la chaîne de traction. Cela permet de ne pas avoir à développer un système de transmission hybride spécifique. De plus, lorsque la batterie est vide et qu'on ne peut plus propulser le véhicule que grâce au moteur 5 thermique, on dispose toujours d'un nombre de rapports de vitesses élevé, permettant de faire fonctionner le moteur thermique à son régime optimal. Toutefois, cette première solution connue présente des inconvénients : pour des puissances de machines électriques élevées (plus de 40kW, notamment pour les véhicules "plug-in", c'est-à-dire rechargeable 10 sur une source extérieure), il devient difficile d'intégrer cette machine dans la boîte de vitesses, et on aboutit alors à une augmentation de l'encombrement global du groupe motopropulseur. Les contraintes d'encombrement pour placer la machine entre le moteur et la boîte nécessitent de s'orienter vers des machines à aimants permanents dont le 15 coût de revient est élevé. D'autre part, on a pu déterminer que plus la puissance du système électrique augmente par rapport à celle du moteur thermique, moins on a besoin de rapports de vitesses pour obtenir les mêmes performances du véhicule.
20 Enfin, lorsque la batterie est vide, et qu'il n'y a plus d'énergie disponible pour le démarrage sur le moteur électrique, il faut prévoir un système de démarrage spécifique sur le moteur thermique (comme par exemple un convertisseur hydraulique de couple ou un embrayage à friction). Autrement dit, le système résultant est trop encombrant, trop 25 coûteux et trop complexe par rapport aux performances apportées. Des exemples de constructions de transmission adaptées pour ce premier type d'architecture sont notamment divulgués par les documents US 2008/011529 et WO 2008/141876. Un second type d'architecture est connu sous la désignation 30 d'hybrides en série ou série-parallèle. Dans le cadre de cette seconde solution, un générateur entraîné par le moteur thermique produit de l'électricité qui est utilisée pour faire fonctionner un moteur électrique qui propulse le véhicule (fonctionnement série). Dans la plupart des arrangements actuels, une partie de la puissance du moteur thermique est toutefois transmise par voie mécanique aux roues (fonctionnement série-parallèle). 3029465 - 3 - Un tel système est parfaitement optimisé pour le fonctionnement hybride, avec une infinité de rapports permettant de faire fonctionner les machines électriques et le moteur à des régimes optimisés, avec un minimum d'engrenages et d'embrayages (car il n'y a pas besoin de 5 réaliser de multiples rapports de vitesses mécaniques). De plus, il n'y a pas besoin de système de démarrage spécifique sur le moteur thermique, puisqu'on peut toujours démarrer en mode série. Par contre, un inconvénient majeur réside dans le surpoids et le surcoût engendré par l'utilisation de deux machines électriques, alors 10 qu'une seule est vraiment utilisée pour la propulsion du véhicule. Ainsi, dans le cas d'un fonctionnement en série, en présence d'un moteur électrique de 60 kW pour la propulsion du véhicule, il faut également prévoir un générateur de 60 kW. En conclusion, il est nécessaire d'embarquer deux fois la puissance de propulsion souhaitée (voir par 15 exemple EP 1 386 771 et US 2012/174708). Pour tenter de pallier les inconvénients et surmonter les limitations des solutions existantes, des transmissions et boîtes de vitesses spécialement adaptées aux véhicules hybrides ont entre-temps été développées et sont proposées sur le marché, lesquelles intègrent d'office un 20 moteur électrique. Cette nouvelle génération de transmissions pré sente généralement les caractéristiques suivantes : - deux à cinq vitesses utilisables pour la propulsion du véhicule par le moteur thermique, 25 - une ou deux vitesse(s) pour la propulsion du véhicule par le moteur électrique, - un mode de décollage ou de démarrage du véhicule par le moteur thermique, en utilisant la machine électrique en mode générateur comme un variateur de vitesse (mode de fonctionnement en rapport 30 variable, voir par exemple DE 102010031026A1). Le nombre de rapports associés au moteur électrique dans ces nouvelles transmissions est ajusté aux besoins d'un véhicule hybride (pas de matériel superflu pour réaliser six ou huit vitesses). La prévision éventuelle de deux vitesses électriques permet d'ajuster le fonctionnement 35 de la machine électrique dans ses gammes de régime et de couple où elle est la plus efficace, permettant ainsi l'utilisation de moteurs asynchrones moins coûteux que les moteurs à aimants permanents, mais avec une zone 3029465 - 4 - d'efficacité optimale plus réduite. Le mode de démarrage en rapport variable permet d'économiser un dispositif de décollage du véhicule sur le moteur (type convertisseur ou embrayage à forte capacité de dissipation d'énergie), tout en disposant toujours d'une possibilité de décollage autre 5 qu'électrique, notamment lorsque les batteries ont atteint leur seuil de charge minimale (par exemple suite à des démarrages répétés en trafic congestionné). Néanmoins, ces nouveaux développements de transmission spécifiquement destinés aux véhicules hybrides présentent encore des 10 constructions complexes, avec notamment obligatoirement au moins trois trains planétaires et généralement un nombre de rapports relativement réduit. Enfin, par la demande de brevet français n° 14 54773 au nom de la demanderesse, on connaît une transmission automatique améliorée 15 pour véhicule hybride permettant d'obtenir deux vitesses avec un entraînement purement électrique et six vitesses avec un entraînement par le moteur thermique (quatre vitesses fixes et deux vitesses à variation continue). Cette réalisation permet de surmonter au moins certains des 20 inconvénients et limitations précitées, et notamment de s'affranchir d'un dispositif spécifique pour un démarrage avec le moteur thermique (le démarrage s'effectuant avec le premier rapport en variation continue). Toutefois, cette transmission automatique améliorée destinée à répondre à des requêtes prioritaires spécifiques, présente elle-même, selon 25 d'autres aspects, un certain nombre de limitations. Ainsi, et en premier lieu, un entraînement par le moteur électrique en appui d'un entraînement par le moteur thermique, au moins pour plusieurs des rapports de vitesse en mode d'entraînement par le moteur thermique, et notamment lors du démarrage, n'est pas possible (la machine 30 électrique fonctionnant comme génératrice). De plus, lorsqu'un rapport de vitesse pour un entraînement par le moteur thermique est engagé, les régimes du moteur thermique et de la machine électrique sont, pour la plupart des rapports, relativement différents.
35 Autrement dit, dans ces cas, si une récupération d'énergie ou un soutien à l'entraînement par le moteur thermique (mode d'entraînement hybride) est envisagée, les valeurs des vitesses relatives du moteur 3029465 - 5 - thermique et de la machine électrique, par rapport à la sortie de la transmission, présenteront des différences notables. Il en résulte que l'on se retrouvera rarement, pour un rapport donné, dans la zone optimale de rendement de la machine électrique, d'où un bilan énergétique global du 5 véhicule dégradé. La présente invention a pour but de surmonter au moins la limitation principale évoquée précédemment, préférentiellement les deux, tout en conservant les autres avantages de la transmission automatique améliorée précitée.
10 Un autre but de l'invention est de réduire le nombre d'équipements habituellement présents au niveau du groupe motopropulseur, et donc le poids et le coût du véhicule, en utilisant une partie au moins de la transmission pour réaliser des fonctions supplémentaires.
15 A cet effet, elle a pour objet une transmission automatique pour véhicule hybride thermique/électrique comprenant - - un arbre d'entrée entraîné par le moteur thermique, - une roue, une couronne ou un pignon de sortie, - un élément stationnaire, tel qu'un carter par exemple, 20 - une machine électrique dont le stator est solidaire de l'élément stationnaire, - des premier, deuxième, troisième, quatrième et cinquième organes de transmission sélective de couple pouvant être engagés ou activés sélectivement pour établir, d'une part, au moins trois rapports de vitesses 25 pour un entraînement du véhicule sous l'action de la machine électrique fonctionnant comme un moteur, et d'autre part, au moins cinq rapports de vitesses pour un entraînement du véhicule sous l'action du moteur thermique, transmission automatique caractérisée en ce qu'elle comprend, 30 en outre, un unique train planétaire double du type Ravigneaux, comportant en tant qu'éléments fonctionnels constitutifs : des première et seconde roues solaires, des première et seconde couronnes dentées et des premier et second jeux de pignons satellites montés sur un porte-satellite commun, ces éléments étant arrangés en deux étages de trains planétaires reliés entre eux 35 par un ou plusieurs pignon(s) long(s) engrenant avec chacun desdits étages, en ce que les premier et deuxième organes de transmission sélective de 3029465 - 6 - couple sont aptes et destinés à relier sélectivement l'arbre d'entrée à l'un des éléments fonctionnels du premier étage, en ce que les troisième et quatrième organes de transmission sélective de couple sont aptes et destinés à relier sélectivement un des 5 éléments fonctionnels du second étage à l'élément stationnaire, en ce que le cinquième organe de transmission sélective de couple est apte et destiné à relier un des éléments fonctionnels du premier étage à l'élément stationnaire, et, en ce que le rotor de la machine électrique est monté 10 directement sur un élément fonctionnel d'injection du mouvement du train planétaire Ravigneaux, ou est relié cinématiquement à cet élément par un système d'engrenage multiplicateur ou démultiplicateur, du type planétaire ou parallèle. L'invention sera mieux comprise, grâce à la description ci- 15 après, qui se rapporte un mode de réalisation préféré, donné à titre d'exemple non limitatif, et expliqué avec référence aux dessins schématiques annexés, dans lesquels : la figure 1 est une représentation symbolique filaire d'une transmission automatique selon l'invention ; 20 la figure 2 représente, en relation avec la transmission représentée figure 1, une matrice de passage ou table d'enclenchement des différents organes de transmission sélective de couple, avec indication des numéros des vitesses et du mode d'entraînement, ainsi que des étagements (rapport de vitesses) ; 25 les figures 3A et 3B représentent, sur la base de la matrice de passage représentée figure 2, deux exemples de stratégies de passages de vitesses du démarrage à la vitesse maximale ; la figure 4 est un tableau indiquant, à titre d'exemples, les ratios par rapport à la vitesse de sortie des vitesses respectives du moteur 30 thermique et du moteur électrique pour les différents rapports de vitesse en mode d'entraînement par le moteur thermique ; la figure 5 montre, pour les différents modes de fonctionnement possibles de la transmission selon l'invention, des courbes [Force de traction/propulsion (N) / vitesse du véhicule (km/h)] pour une réalisation 35 pratique de l'invention, et, la figure 6 est une représentation symbolique filaire, similaire à la figure 1, d'une variante de réalisation d'une transmission automatique 3029465 - 7 - selon l'invention, le train Ravigneaux étant monté de manière inversée (la matrice de passage de la figure 2 s'applique également à cette variante). Les figures 1 et 6 illustrent schématiquement une transmission automatique pour véhicule hybride thermique/électrique comprenant - 5 - un arbre d'entrée AE entraîné par le moteur thermique, - une roue, une couronne ou un pignon de sortie RCPS, - un élément stationnaire ES, tel qu'un carter par exemple, - une machine électrique ME dont le stator ST est solidaire de l'élément stationnaire ES, 10 - des premier, deuxième, troisième, quatrième et cinquième organes de transmission sélective de couple C124 ; C345 ; Cl ; C23 ; C5 pouvant être engagés ou activés sélectivement pour établir, d'une part, au moins trois rapports de vitesses pour un entraînement du véhicule sous l'action de la machine électrique ME fonctionnant comme un moteur, et 15 d'autre part, au moins cinq rapports de vitesses pour un entraînement du véhicule sous l'action du moteur thermique. Conformément à l'invention, cette transmission comprend en outre, un unique train planétaire double du type Ravigneaux TPR, comportant en tant qu'éléments fonctionnels constitutifs : des première et 20 seconde roues solaires Si et S2, des première et seconde couronnes dentées R1 et R2 et des premier et second jeux de pignons satellites PS1 et PS2 montés sur un porte-satellite commun SC, ces éléments étant arrangés en deux étages de trains planétaires ET1 et ET2 reliés entre eux par un ou plusieurs pignon(s) long(s) PL engrenant avec chacun desdits étages ET1 et 25 ET2. Les premier et deuxième organes de transmission sélective de couple C124 ; C345 sont aptes et destinés à relier sélectivement l'arbre d'entrée AE à l'un des éléments fonctionnels du premier étage ET1. De plus, les troisième et quatrième organes de transmission 30 sélective de couple Cl ; C23 sont aptes et destinés à relier sélectivement un des éléments fonctionnels du second étage ET2 à l'élément stationnaire ES. En outre, le cinquième organe de transmission sélective de couple C5 est apte et destiné à relier un des éléments fonctionnels du premier étage ET1 à l'élément stationnaire ES.
35 Enfin, le rotor RO de la machine électrique ME est monté directement sur un élément fonctionnel d'injection du mouvement du train planétaire Ravigneaux TPR, ou est relié cinématiquement à cet élément par 3029465 - 8 - un système d'engrenage multiplicateur ou démultiplicateur, du type planétaire ou parallèle. Préférentiellement, le rotor RO de la machine électrique ME est solidarisé ou relié cinématiquement à un élément fonctionnel du train 5 planétaire Ravigneaux TPR pouvant être relié cinématiquement, de manière directe, à l'arbre d'entrée AE par l'intermédiaire de l'un desdits premier et deuxième organes de transmission sélective de couple C124 ; C345. Ledit rotor RO est préférentiellement solidarisé ou relié à la couronne dentée R1 du premier étage ET1, qui forme avec la roue solaire Si l'un des deux 10 éléments fonctionnels d'injection du mouvement dans le train Ravigneaux TPR. On notera que chacune des figures 1 et 6 représente une moitié d'une vue en coupe de la transmission selon un plan contenant l'axe longitudinal de la transmission (axe virtuel sur lequel sont alignés l'arbre 15 d'entrée AE et le moyen de sortie RCPS). Ainsi, avec une structure relativement simple (cinq organes), peu encombrante (deux étages, intégration du moteur électrique sans augmentation de l'encombrement longitudinal) et économiquement peu coûteuse, il est possible de fournir grâce à l'invention une proposition de 20 rapports de transmission, adaptée pour une mise en oeuvre optimisée avec une propulsion hybride. Lorsque le mouvement est injecté dans le train double Ravigneaux TPR par le biais de la couronne dentée R1, il en résulte automatiquement un entraînement du rotor RO de la machine électrique 25 ME, à la même vitesse (montage direct) ou à une vitesse proportionnelle (montage avec engrenage intermédiaire). Selon le mode de fonctionnement commandé de ladite machine électrique ME, cette dernière pourra alors fonctionner comme moteur (entraînement hybride) ou comme génératrice (rechargement de batterie), dans sa plage de rendement optimal.
30 De plus, grâce au montage particulier de la machine électrique ME, c'est-à-dire avec possibilité de liaison directe avec l'arbre d'entraînement AE et en amont du train Ravigneaux TPR, celle-ci peut être utilisée pour démarrer le moteur thermique grâce à la machine électrique ME.
35 Dans les exemples de réalisation décrits et représentés, il suffit pour cela de fermer (par engagement ou activation) le deuxième embrayage ou organe de transmission sélective de couple C345. 3029465 - 9 - En effet, dans ce cas, en utilisant la machine électrique ME comme moteur, on peut entraîner en retour le moteur thermique et ainsi le faire démarrer. Tous les autres embrayages ou organes C124, Cl, C23 et C5 5 étant déconnectés (désengagés ou désactivés), aucun couple n'est transmis à travers le train Ravigneaux et donc aux roues du véhicule (absence d'incidence en termes de mouvement sur ce dernier). On peut ainsi supprimer le démarreur du moteur thermique : cela permet de réduire le coût et le poids du groupe motopropulseur. Il est à 10 noter qu'on peut aussi supprimer l'alternateur, la machine ME pouvant fournir de l'énergie électrique lors de son utilisation en tant que générateur. En utilisant de manière similaire l'organe C345 (les autres étant déconnectés), on peut procéder inversement et recharger la batterie, véhicule à l'arrêt, en entraînant la machine électrique grâce au moteur 15 thermique. Comme le montrent également les figures 1 et 6, à chaque pignon long PC sont avantageusement associés, d'une part, un pignon satellite PS1 au niveau du premier étage ET1, lequel engrène avec ledit pignon long PL et avec la couronne R1 ou la roue solaire S1 dudit étage 20 ET1 et, d'autre part, un pignon satellite PS2 au niveau du second étage ET2, lequel engrène avec ledit pignon long PL et avec la roue solaire S2 ou la couronne R2 dudit étage ET2, le porte-satellite SC portant ledit pignon long PL et portant les deux pignons satellites PS1 et PS2 avec faculté de libre rotation.
25 Bien qu'un unique pignon long PL soit représenté sur la figure 1, préférentiellement plusieurs (par exemple deux ou trois répartis autour de l'axe longitudinal) sont prévus avec leurs deux pignons satellites PS1 et associés. En termes d'entrée et de sortie de mouvement au niveau du 30 train Ravigneaux, il peut être prévu que les premier et deuxième organes de transmission de couple C124 et C345 sont aptes et destinés à relier chacun, de manière sélective, l'arbre d'entrée AE soit à la roue solaire Si, soit à la couronne R1 faisant partie du premier étage ET1 du train planétaire double de type Ravigneaux TPR, la roue, la couronne ou le pignon de sortie RCPS 35 étant connecté(e) directement (solidaire cinématiquement) au porte-satellite SC. 3029465 - 10 - Les deux étages ET1 et ET2 du double train planétaire TPR comprennent les différents moyens d'engrènement (couronnes, roues, pignons) répartis selon deux plans parallèles, perpendiculaires à l'axe longitudinal et espacés le long de ce dernier.
5 Afin de disposer d'un ajustement optimal des régimes des moteurs thermiques et électriques dans les circonstances les plus bénéfiques, à savoir des rapports de vitesse dont l'enclenchement se prolonge dans le temps et qui peuvent correspondre à des régimes élevés durables du moteur thermique, il peut être avantageusement prévu que 10 l'organe de transmission sélective de couple C345 apte et destiné à relier, de manière sélective, l'arbre d'entrée AE à la couronne d'entrée R1 du premier étage ET1 soit activé ou engagé pour l'établissement des rapports de vitesse élevés lors d'un entraînement du véhicule sous l'action du moteur thermique, préférentiellement des troisième, quatrième et cinquième 15 rapports de vitesses (voir figures 1, 2 et 4). Avantageusement, et comme le montre également la figure 1, le cinquième organe de transmission sélective de couple C5 est apte et destiné à relier la roue solaire S1 du premier étage ET1 à l'élément stationnaire ES. De plus, selon une autre caractéristique de l'invention, le 20 troisième organe de transmission de couple Cl est apte et destiné à relier, de manière sélective, la couronne R2 du second étage ET2 à l'élément stationnaire ES et le quatrième organe de transmission C23 est apte et destiné à relier de manière sélective, la roue solaire S2 du second étage ET2 à l'élément stationnaire ES.
25 Préférentiellement, et comme illustré par les figures 2, 3A et 3B, pour l'établissement de chacun des rapports de vitesses pour l'entraînement par le moteur électrique ME, un seul parmi les troisième, quatrième et cinquième organes de transmission sélective de couple Cl ; C23 ; C5 est activé ou engagé, pour l'établissement de chacun des rapports 30 de vitesses pour l'entraînement par le moteur thermique, deux parmi les cinq organes de transmission sélective de couple C124 ; C345 ; Cl ; C23 ; C5 sont activés ou engagés. Comme le montre également la figure 2, il peut être avantageusement prévu que les rapports de vitesses pour un entraînement 35 du véhicule sous l'action du moteur thermique consistent exclusivement en des rapports de vitesses en marche avant, le passage d'une vitesse donnée à une vitesse immédiatement supérieure ou immédiatement inférieure étant 3029465 - 11 - avantageusement effectué, d'une part, par désengagement ou désactivation d'un unique organe de la paire d'organes réalisant la vitesse courante et, d'autre part, par engagement ou activation d'un unique organe faisant partie de la paire d'organes destiné à réaliser la nouvelle vitesse..
5 Le ou les rapport(s) électrique(s) El, E2 est(sont) utilisé(s) pour démarrer le véhicule à l'arrêt lorsqu'il reste suffisamment d'énergie dans la batterie. De plus, El, et éventuellement E2, sont utilisés pour réaliser les déplacements en marche arrière. En accord avec une caractéristique avantageuse de l'embrayage 10 représenté figure 1, illustrée par la figure 3A, le troisième organe de transmission sélective de couple C23 est activé ou engagé, à la fois, lors de l'établissement de la seconde vitesse en entraînement par le moteur électrique et lors de l'établissement de la troisième vitesse en entraînement par le moteur thermique, le passage de la deuxième vitesse en entraînement 15 électrique à la troisième vitesse en entraînement thermique s'effectuant uniquement par activation ou engagement du deuxième organe de transmission sélective de couple C345, la machine électrique ME pouvant continuer à fonctionner en mode moteur ou basculer en mode génératrice. En accord avec une autre caractéristique avantageuse de 20 l'embrayage représenté figure 1, illustrée par la figure 3B et pouvant être associé à la caractéristique avantageuse précitée, le quatrième organe de transmission sélective de couple C5 est activé ou engagé, à la fois, lors de l'établissement de la troisième vitesse en entraînement par le moteur électrique et lors de l'établissement de la cinquième vitesse, surmultipliée, 25 en entraînement par le moteur thermique, le passage de la troisième vitesse en entraînement électrique à la cinquième vitesse en entraînement thermique s'effectuant uniquement par activation ou engagement du deuxième organe de transmission sélective de couple C345, la machine électrique ME pouvant continuer à fonctionner en mode moteur ou basculer 30 en mode génératrice. Bien entendu, les valeurs des rapports dans les tableaux des figures 2 et 3 sont données à titre d'exemples uniquement et peuvent être modifiées en changeant le nombre de dents des engrenages. A titre d'utilisation pratique de la transmission automatique 35 représentée sur la figure 1, en relation avec la matrice de la figure 2, les organes ou paires d'organes de transmission sélective de couple suivant(e)s 3029465 - 12 - sont respectivement engagé(e)s ou activé(e)s pour établir un rapport de transmission de vitesse : - le troisième organe Cl pour la première vitesse en entraînement par le moteur électrique ME, 5 - le quatrième organe C23 pour la deuxième vitesse en entraînement par le moteur électrique ME, - le cinquième organe C5 pour la troisième vitesse en entraînement par le moteur thermique ME, - les premier et troisième organes C124 et Cl pour la première 10 vitesse en entraînement par le moteur thermique, - les premier et quatrième organes C124 et C23 pour la deuxième vitesse en entraînement par le moteur thermique, - les deuxième et quatrième organes C345 et C23 pour la troisième vitesse en entraînement par le moteur thermique, 15 - le premier et le deuxième organe C124 et C345 pour la quatrième vitesse en entraînement par le moteur thermique, correspondant à un rapport de transmission de 1 (prise directe), - le deuxième et le cinquième organe C345 et C5 pour la cinquième vitesse en entraînement par le moteur thermique.
20 Les performances et les plages d'utilisation des différents modes de fonctionnement de la transmission selon l'invention sont illustrées, à titre d'exemples, sous forme de graphiques représentant la force de traction/propulsion en Newton en fonction de la vitesse du véhicule en kilomètre/heure sur la figure 5.
25 On peut noter les trois rapports de vitesse disponibles pour l'entraînement par le moteur électrique (courbes ME1 à ME3) et les cinq rapports de vitesses disponibles pour l'entraînement par le moteur thermique seul (courbes R1 à R5), ces derniers étant doublés par cinq rapports de vitesses supplémentaires correspondant à un entraînement par le 30 moteur thermique assisté par la machine électrique ME fonctionnant en mode moteur (courbes Ri + soutien ME). La détermination des plages de fonctionnement optimale dans les différents modes d'entraînement est bien entendu du domaine des connaissances pratiques normales de l'homme du métier.
35 La présente invention concerne également un procédé de commande d'un véhicule hybride équipé d'une transmission automatique 3029465 - 13 - telle que décrite précédemment et équipant un véhicule hybride pourvu d'une batterie rechargeable. Ce procédé consiste, au moment du démarrage, à vérifier le niveau de charge de la batterie et à le comparer à une valeur seuil basse, 5 puis, soit à démarrer cinématiquement le véhicule par l'intermédiaire du moteur thermique seul si le niveau de charge est inférieur à la valeur seuil, en engageant le premier rapport de vitesse en mode d'entraînement par le moteur thermique, le troisième organe Cl servant d'embrayage de démarrage, soit à démarrer cinématiquement le véhicule par l'intermédiaire 10 du moteur électrique ME si le niveau de charge est supérieur ou égal à la valeur seuil, en engageant le premier rapport de vitesses en mode d'entraînement par le moteur électrique ME, avec éventuellement un entraînement additionnel par le moteur thermique par engagement simultané du premier rapport de vitesse en mode d'entraînement par le 15 moteur thermique. De manière avantageuse, le démarrage du moteur thermique est réalisé par l'intermédiaire de la machine électrique ME fonctionnant comme moteur, seul le cinquième organe de transmission sélective de couple C245 étant engagé.
20 Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation décrits et représentés aux dessins annexés. Des modifications restent possibles, notamment du point de vue de la constitution des divers éléments ou par substitution d'équivalents techniques, sans sortir pour autant du domaine de protection de l'invention.

Claims (14)

  1. REVENDICATIONS1. Transmission automatique pour véhicule hybride thermique/électrique comprenant - - un arbre d'entrée (AE) entraîné par le moteur thermique, - une roue, une couronne ou un pignon de sortie (RCPS), - un élément stationnaire (ES), tel qu'un carter par exemple, - une machine électrique (ME) dont le stator (ST) est solidaire de l'élément stationnaire (ES), - des premier, deuxième, troisième, quatrième et cinquième organes de transmission sélective de couple (C124 ; C345 ; Cl ; C23 ; C5) pouvant être engagés ou activés sélectivement pour établir, d'une part, au moins trois rapports de vitesses pour un entraînement du véhicule sous l'action de la machine électrique (ME) fonctionnant comme un moteur, et d'autre part, au moins cinq rapports de vitesses pour un entraînement du véhicule sous l'action du moteur thermique, transmission automatique caractérisée en ce qu'elle comprend, en outre, un unique train planétaire double du type Ravigneaux (TPR), comportant en tant qu'éléments fonctionnels constitutifs : des première et seconde roues solaires (Si et S2), des première et seconde couronnes dentées (R1 et R2) et des premier et second jeux de pignons satellites (PS1 et PS2) montés sur un porte-satellite commun (SC), ces éléments étant arrangés en deux étages de trains planétaires (ET1 et ET2) reliés entre eux par un ou plusieurs pignon(s) long(s) (PL) engrenant avec chacun desdits étages (ET1 et ET2), en ce que les premier et deuxième organes de transmission sélective de couple (C124 ; C345) sont aptes et destinés à relier sélectivement l'arbre d'entrée (AE) à l'un des éléments fonctionnels du premier étage (ET1), en ce que les troisième et quatrième organes de transmission sélective de couple (Cl ; C23) sont aptes et destinés à relier sélectivement 30 un des éléments fonctionnels du second étage (ET2) à l'élément stationnaire (ES), en ce que le cinquième organe de transmission sélective de couple (C5) est apte et destiné à relier un des éléments fonctionnels du premier étage (ET1) à l'élément stationnaire (ES), et, 3029465 - 15 - en ce que le rotor (RO) de la machine électrique (ME) est monté directement sur un élément fonctionnel d'injection du mouvement du train planétaire Ravigneaux (TPR), ou est relié cinématiquement à cet élément par un système d'engrenage multiplicateur ou démultiplicateur, du 5 type planétaire ou parallèle.
  2. 2. Transmission automatique selon la revendication 1, caractérisée en ce que le rotor (RO) de la machine électrique (ME) est solidarisé ou relié cinématiquement à un élément fonctionnel du train planétaire Ravigneaux TPR pouvant être relié cinématiquement, de manière 10 directe, à l'arbre d'entrée AE par l'intermédiaire de l'un desdits premier et deuxième organes de transmission sélective de couple C124 ; C345, préférentiellement à la couronne dentée (R1) du premier étage (ET1).
  3. 3. Transmission automatique selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'à chaque pignon long (PL) sont associés, d'une part, un 15 pignon satellite (PS1) au niveau du premier étage (ET1), lequel engrène avec ledit pignon long (PL) et avec la couronne (R1) ou la roue solaire (Si) dudit étage (ET1) et, d'autre part, un pignon satellite (PS2) au niveau du second étage (ET2), lequel engrène avec ledit pignon long (PL) et avec la roue solaire (S2) ou la couronne (R2) dudit étage (ET2), le porte-satellite 20 (SC) portant ledit pignon long (PL) et portant les deux pignons satellites (PS1 et PS2) avec faculté de libre rotation.
  4. 4. Transmission automatique selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisée en ce que les premier et deuxième organes de transmission de couple (C124 ; C345) sont aptes et destinés à relier 25 chacun, de manière sélective, l'arbre d'entrée (AE) soit à la roue solaire (Si), soit à la couronne (R1) faisant partie du premier étage (ET1) du train planétaire double de type Ravigneaux (TPR), la roue, la couronne ou le pignon de sortie (RCPS) étant connecté(e) directement au porte-satellite (SC).
  5. 5. Transmission automatique selon la revendication 4, caractérisée en ce que l'organe de transmission sélective de couple (C345) apte et destiné à relier, de manière sélective, l'arbre d'entrée (AE) à la couronne d'entrée (R1) du premier étage (ET1) est activé ou engagé pour l'établissement des rapports de vitesse élevés lors d'un entraînement du véhicule sous l'action du moteur thermique, préférentiellement pour l'établissement des troisième, quatrième et cinquième rapports de vitesses. 3029465 - 16 -
  6. 6. Transmission automatique selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que le cinquième organe de transmission sélective de couple (C5) est apte et destiné à relier la roue solaire (Si) du premier étage (ET1) à l'élément stationnaire (ES). 5
  7. 7. Transmission automatique selon l'une quelconque des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que le troisième organe de transmission de couple (Cl) est apte et destiné à relier, de manière sélective, la couronne (R2) du second étage (ET2) à l'élément stationnaire (ES) et en ce que le quatrième organe de transmission (C23) est apte et 10 destiné à relier, de manière sélective, la roue solaire (S2) du second étage (ET2) à l'élément stationnaire (ES).
  8. 8. Transmission automatique selon l'une quelconque des revendications 1 à 7, caractérisée en ce que pour l'établissement de chacun des rapports de vitesses pour l'entraînement par le moteur électrique (ME), 15 un seul parmi les troisième, quatrième et cinquième organes de transmission sélective de couple (Cl ; C23 ; C5) est activé ou engagé, et en ce que, pour l'établissement de chacun des rapports de vitesses pour l'entraînement par le moteur thermique, deux parmi les cinq organes de transmission sélective de couple (C124 ; C345 ; Cl ; C23 ;C5) sont activés ou engagés. 20
  9. 9. Transmission automatique selon l'une quelconque des revendications 1 à 8, caractérisée en ce que les rapports de vitesses pour un entraînement du véhicule sous l'action du moteur thermique consistent exclusivement en des rapports de vitesses en marche avant, le passage d'une vitesse donnée à une vitesse immédiatement supérieure ou immédiatement 25 inférieure étant avantageusement effectué, d'une part, par désengagement ou désactivation d'un unique organe de la paire d'organes réalisant la vitesse courante et, d'autre part, par engagement ou activation d'un unique organe faisant partie de la paire d'organes destiné à réaliser la nouvelle vitesse.
  10. 10. Transmission automatique selon l'une quelconque des 30 revendications 1 à 9, caractérisée en ce que le troisième organe de transmission sélective de couple (C23) est activé ou engagé, à la fois, lors de l'établissement de la seconde vitesse en entraînement par le moteur électrique et lors de l'établissement de la troisième vitesse en entraînement par le moteur thermique, le passage de la deuxième vitesse en entraînement 35 électrique à la troisième vitesse en entraînement thermique s'effectuant uniquement par activation ou engagement du deuxième organe de transmission sélective de couple (C345), la machine électrique (ME) 3029465 - 17 - pouvant continuer à fonctionner en mode moteur ou basculer en mode génératrice.
  11. 11. Transmission automatique selon l'une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisée en ce que le quatrième organe de 5 transmission sélective de couple (C5) est activé ou engagé, à la fois, lors de l'établissement de la troisième vitesse en entraînement par le moteur électrique et lors de l'établissement de la cinquième vitesse, surmultipliée, en entraînement par le moteur thermique, le passage de la troisième vitesse en entraînement électrique à la cinquième vitesse en entraînement 10 thermique s'effectuant uniquement par activation ou engagement du deuxième organe de transmission sélective de couple (C345), la machine électrique (ME) pouvant continuer à fonctionner en mode moteur ou basculer en mode génératrice.
  12. 12. Transmission automatique selon l'une quelconque des 15 revendications 1 à 11, caractérisée en ce que les organes ou paires d'organes de transmission sélective de couple suivant(e)s sont respectivement engagé(e)s ou activé(e)s pour établir un rapport de transmission de vitesse : - le troisième organe (Cl) pour la première vitesse en entraînement par le moteur électrique (ME), 20 - le quatrième organe (C23) pour la deuxième vitesse en entraînement par le moteur électrique (ME), - le cinquième organe (C5) pour la troisième vitesse en entraînement par le moteur thermique (ME), - les premier et troisième organes (C124 et Cl) pour la 25 première vitesse en entraînement par le moteur thermique, - les premier et quatrième organes (C124 et C23) pour la deuxième vitesse en entraînement par le moteur thermique, - les deuxième et quatrième organes (C345 et C23) pour la troisième vitesse en entraînement par le moteur thermique, 30 - le premier et le deuxième organe (C124 et C345) pour la quatrième vitesse en entraînement par le moteur thermique, correspondant à un rapport de transmission de 1, - le deuxième et le cinquième organe (C345 et C5) pour la cinquième vitesse en entraînement par le moteur thermique. 35
  13. 13. Procédé de commande d'un véhicule hybride équipé d'une transmission automatique selon l'une quelconque des revendications 1 à 12 équipant un véhicule hybride pourvu d'une batterie rechargeable, caractérisé 3029465 - 18 - en ce qu'il consiste, au moment du démarrage, à vérifier le niveau de charge de la batterie et à le comparer à une valeur seuil basse, puis, soit à démarrer cinématiquement le véhicule par l'intermédiaire du moteur thermique seul si le niveau de charge est inférieur à la valeur seuil, en engageant le premier 5 rapport de vitesse en mode d'entraînement par le moteur thermique, le troisième organe (Cl) servant d'embrayage de démarrage, soit à démarrer cinématiquement le véhicule par l'intermédiaire du moteur électrique (ME) si le niveau de charge est supérieur ou égal à la valeur seuil, en engageant le premier rapport de vitesses en mode d'entraînement par le moteur électrique 10 (ME), avec éventuellement un entraînement additionnel par le moteur thermique par engagement simultané du premier rapport de vitesse en mode d'entraînement par le moteur thermique.
  14. 14. Procédé de commande selon la revendication 13, caractérisé en ce que le démarrage du moteur thermique est réalisé par l'intermédiaire 15 de la machine électrique (ME) fonctionnant comme moteur, seul le cinquième organe de transmission sélective de couple (C245) étant engagé.
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