FR3107233A1 - Chaine de traction de vehicule hybride - Google Patents

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Abstract

Chaîne de traction de véhicule hybride Chaîne de traction (2) d’un véhicule (1) hybride comprenant au moins un moteur à combustion interne (3), une machine électrique tournante (4), un premier dispositif d’embrayage (5), un deuxième dispositif d’embrayage (6) et une boîte de vitesses (7), la machine électrique tournante (4) étant disposée hors axe par rapport à un axe principal (200) défini par un arbre de sortie (31) du moteur à combustion interne (3) et la machine électrique tournante (4) étant liée en rotation par l’intermédiaire d’au moins un premier engrenage (10) en prise sur un deuxième engrenage (11) compris dans le premier dispositif d’embrayage (5), caractérisée en ce que la machine électrique tournante (4), le premier engrenage (10) et le deuxième engrenage (11) sont configurés pour absorber des vibrations de torsions générées par le moteur à combustion interne (3). Figure pour l’abrégé : Figure 1

Description

CHAINE DE TRACTION DE VEHICULE HYBRIDE
Le contexte de la présente invention est celui des chaînes de traction pour véhicules automobiles, et notamment des chaînes de traction hybrides.
Classiquement, une chaîne de traction de véhicule automobile de type hybride comprend un moteur à combustion interne et une boîte de vitesses. Également, la chaîne de traction comprend une machine électrique tournante et un module d’entraînement assurant la transmission d’un couple entre la machine électrique tournante et la boite de vitesse. Ainsi, un arbre d’entrée de la boîte de vitesses peut être couplé sélectivement, par l’intermédiaire d’au moins un dispositif d’embrayage, à la machine électrique tournante et/ou au moteur à combustion interne de sorte à assurer la propulsion du véhicule.
De par leur fonctionnement acyclique, les moteurs à combustion interne génèrent des vibrations de torsion qui se propagent le long de la chaîne de traction, lesquelles sont susceptibles, d’une part, d’incommoder les passagers et, d’autre part, d’induire l’endommagement des différents composants de la chaîne de traction sur le long terme. Il est connu d’isoler de telles vibrations de torsion au moyen d’un ou plusieurs amortisseur(s) tels que des amortisseurs de disques d'embrayage, des volants d'inertie divisés, et/ou des absorbeurs de vibrations de torsion tels que des pendules de force centrifuge.
Un inconvénient de tels amortisseurs réside dans le fait que des vibrations résiduelles apparaissent en résonance avec les fréquences naturelles de la chaîne de traction, ce qui entraîne un comportement acoustique négatif de la transmission et/ou affecte négativement la durée de vie des composants utilisés. Un tel problème est particulièrement marqué lorsque le moteur à combustion interne fonctionne à de faibles régimes, par exemple entre 1000 et 2000 tours/min.
Pour améliorer le degré d'isolation des vibrations de torsion, le nombre d’amortisseurs intégrés dans la chaîne de traction est amené à être démultiplié et/ou l'effort technique, et donc la complexité des amortisseurs, augmente. En outre, de tels amortisseurs ne peuvent pas toujours être mis en œuvre pour des raisons d’encombrement et/ou de coût.
La présente invention s’inscrit dans ce contexte et vise à résoudre ces différents inconvénients en proposant une chaîne de traction d’un véhicule hybride comprenant au moins un moteur à combustion interne, une machine électrique tournante, un premier dispositif d’embrayage, un deuxième dispositif d’embrayage et une boîte de vitesses :
le premier dispositif d’embrayage étant disposé entre le moteur à combustion interne et la boîte de vitesses le long de la chaîne de transmission des efforts et le premier dispositif d’embrayage comprenant une première partie, solidaire en rotation du moteur à combustion interne, et une deuxième partie, solidaire en rotation du deuxième dispositif d’embrayage, la première partie et la deuxième partie du premier dispositif d’embrayage étant configurées pour être couplées ou désaccouplées entre elles ;
le deuxième dispositif d’embrayage étant interposé entre le premier dispositif d’embrayage et la boîte de vitesses le long de la chaîne de transmission des efforts et le deuxième dispositif d’embrayage comprenant un premier élément solidaire en rotation de la deuxième partie du premier dispositif d’embrayage et un deuxième élément solidaire en rotation d’un arbre d’entrée de la boîte de vitesses, le premier élément et le deuxième élément du deuxième dispositif d’embrayage étant configurés pour être couplés ou désaccouplés entre eux ;
la machine électrique tournante étant disposée hors axe par rapport à un axe principal défini par un arbre de sortie du moteur à combustion interne et la machine électrique tournante étant liée en rotation par l’intermédiaire d’au moins un premier engrenage en prise sur un deuxième engrenage compris dans la deuxième partie du premier dispositif d’embrayage.
La chaîne de traction selon l’invention est caractérisée en ce que la machine électrique tournante, le premier engrenage et le deuxième engrenage sont configurés pour absorber des vibrations de torsions générées par le moteur à combustion interne.
En d’autres termes, la chaîne de traction selon l’invention est configurée de sorte que l’arrangement relatif et/ou les caractéristiques propres à la machine électrique tournante, au premier engrenage et au deuxième engrenage permettent l’amortissement, ou l’isolation, d’au moins une partie des vibrations de torsion résultant de la fluctuation du couple moteur du moteur à combustion interne lors de son fonctionnement. Notamment, un tel amortissement peut être mis en œuvre dans un temps limité et/ou pour des conditions définies de fonctionnement de la chaîne de traction, par exemple lorsque celle-ci met en œuvre un mode de fonctionnement défini.
Le moteur à combustion interne peut comprendre un nombre prédéterminé quelconque de cylindres. Le moteur à combustion interne peut, à titre d’exemple, consister en un moteur à quatre cylindres, cinq cylindres ou six cylindres.
La machine électrique tournante est quant à elle une unité comprenant au moins un rotor et un stator et est configurée pour fonctionner sélectivement comme moteur de propulsion du véhicule ou comme générateur, de sorte notamment à assurer le stockage d’énergie électrique dans au moins un dispositif de stockage d’énergie électrique du véhicule qui est destiné à alimenter la machine électrique tournante. Particulièrement, la machine électrique tournante est disposée hors axe au sein de la chaîne de traction, c’est-à-dire qu’elle est aménagée selon un axe différent de l’axe principal du moteur à combustion interne, par exemple un axe parallèle à celui-ci. Un tel arrangement contribue notamment à réduire l’encombrement généré par la chaîne de traction le long d’une dimension principale de celle-ci, mesurée le long de l’axe principal.
Par « véhicule», on entend les véhicules automobiles, qui comprennent non seulement les véhicules passagers mais également les véhicules industriels, ce qui comprend notamment les poids lourds, les véhicules de transport en commun ou les véhicules agricoles, mais également tout engin de transport permettant de faire passer d’un point à un autre un être vivant et/ou un objet.
Selon une caractéristique additionnelle, l’absorption d’au moins une partie des vibrations de torsion est mise en œuvre par un jeu mesuré entre des dents du premier engrenage et des dents du deuxième engrenage dit jeu inter-dents.
On entend par « jeu inter-dents » la distance mesurée entre un premier flanc d’une dent du premier engrenage et un flanc primaire d’une première dent du deuxième engrenage lorsqu’un deuxième flanc de ladite dent du premier engrenage et un flanc secondaire d’une deuxième dent du deuxième engrenage, adjacente à la première dent, sont en contact.
Notamment un tel jeu inter-dents peut être défini selon la vitesse de rotation du moteur à combustion interne pour laquelle on souhaite améliorer l’absorption des vibrations de torsion ou encore selon l’ordre d’allumage du moteur à combustion interne.
Selon une caractéristique additionnelle, le jeu inter-dents est supérieur à un jeu nominal de fonctionnement du premier engrenage par rapport au deuxième engrenage.
On entend par « jeu nominal » un jeu minimum nécessaire pour permettre la rotation du deuxième engrenage par rapport au premier engrenage, un tel jeu étant mesuré depuis le premier flanc de la dent du premier engrenage lorsque le deuxième flanc de ladite dent du premier engrenage et le flanc secondaire de la deuxième dent du deuxième engrenage sont en contact. Ce jeu nominal est la distance nécessaire au bon fonctionnement du premier engrenage par rapport au deuxième engrenage.
Selon une caractéristique additionnelle, le jeu inter-dents est compris entre 0.1mm et 0.5mm. Le jeu nominal peut par exemple être inférieur à 0,05mm. Cette plage de valeurs du jeu inter-dents optimise l’absorption d’au moins une partie des vibrations de torsion générées par le moteur à combustion interne.
Selon une caractéristique additionnelle de l’invention, la chaîne de traction peut comprendre au moins un amortisseur de vibrations de torsion disposé entre le moteur à combustion interne et le premier dispositif d’embrayage le long de la chaîne de transmission des efforts.
A titre d’exemple, l'amortisseur peut consister en un amortisseur rotatif.
L’invention vise également un véhicule hybride comprenant une chaine de traction telle qu’exposée dans le présent document.
La présente invention concerne également un procédé de fonctionnement d’une chaîne de traction telle que précédemment exposée, la chaîne de traction étant configurée pour sélectivement mettre en œuvre au moins :
un premier mode de fonctionnement dans lequel la propulsion du véhicule hybride est opérée par le moteur à combustion interne ; et/ou
un deuxième mode de fonctionnement dans lequel la propulsion du véhicule hybride est opérée par la machine électrique tournante ;
Le procédé de fonctionnement est particulièrement caractérisé en ce qu’il comprend au moins une étape d’absorption au moins partielle des vibrations de torsion issues du moteur à combustion interne par la machine électrique tournante, le premier engrenage et le deuxième engrenage et en ce que l’étape d’absorption est implémentée simultanément à la mise en œuvre du premier mode de fonctionnement.
En d’autres termes, lorsque la chaîne de traction fonctionne selon le premier mode de fonctionnement, l’amortisseur peut contribuer à l’absorption des vibrations de torsion conjointement à la machine électrique, au premier engrenage et au deuxième engrenage.
Selon une caractéristique additionnelle, la machine électrique peut être configurée pour mettre un œuvre, pendant l’étape d’absorption, un mode neutre dans lequel elle ne génère ni le stockage d’énergie électrique ni la propulsion du véhicule hybride. Dans un tel « mode neutre », la machine électrique n’assure pas la propulsion du véhicule hybride et la machine électrique ne participe pas à l’emmagasinement d’énergie électrique dans le dispositif de stockage électrique.
Selon une caractéristique additionnelle, la chaîne de traction est configurée pour mettre en œuvre un troisième mode de fonctionnement dans lequel la propulsion du véhicule hybride est assurée conjointement par le moteur à combustion interne et la machine électrique tournante et dans lequel l’étape d’absorption est interrompue.
En d’autres termes, le moteur à combustion interne et la machine électrique tournante génèrent tous deux un couple moteur qui est transmis à la boîte de vitesse de sorte à générer davantage de puissance de propulsion, par exemple lors d’une phase d’accélération. La machine électrique tournante assure alors la fonction de moteur, notamment de moteur auxiliaire, et elle n’absorbe pas les vibrations de torsions susceptibles de se propager le long de la chaîne de traction.
Selon une caractéristique additionnelle, la chaîne de traction est configurée pour mettre en œuvre un quatrième mode de fonctionnement dans lequel :
la machine électrique tournante met en œuvre le stockage d’énergie électrique dans au moins le dispositif de stockage de l’énergie électrique configuré pour alimenter au moins la machine électrique tournante ; et
l’étape d’absorption est interrompue.
Selon une caractéristique additionnelle, la chaîne de traction est configurée pour mettre en œuvre un cinquième mode de fonctionnement dans lequel :
la machine électrique tournante met en œuvre le démarrage du véhicule hybride ; et
l’étape d’absorption est interrompue.
Notamment, dans un tel mode de fonctionnement, la machine électrique tournante peut être configurée de sorte à démarrer le moteur à combustion interne, par exemple lorsque celui-ci est froid.
L’invention concerne enfin un véhicule hybride comprenant au moins une chaîne de traction tel que précédemment exposée, le véhicule étant au moins configuré pour mettre en œuvre le procédé de fonctionnement selon l’invention.
D’autres détails, caractéristiques et avantages ressortiront plus clairement à la lecture de la description détaillée donnée ci-après à titre indicatif en relation avec les différents exemples de réalisation illustrés sur les figures suivantes :
représente un véhicule hybride comprenant une chaîne de traction selon l’invention ;
est une représentation sen perspective de l’arrangement relatif d’une machine électrique tournante, d’un premier engrenage et d’un deuxième engrenage de la chaîne de traction ;
est une représentation schématique d’un graphe illustrant l’accélération des vibrations de torsion au sein de chaînes de traction en fonction de la vitesse de rotation d’un moteur à combustion desdites chaînes de traction ;
est une représentation schématique du premier engrenage et du deuxième engrenage ;
est une représentation schématique de la chaîne de traction lorsque celle-ci met en œuvre un premier mode de fonctionnement ;
est une représentation schématique de la chaîne de traction lorsque celle-ci met en œuvre un deuxième mode de fonctionnement ;
est une représentation schématique de la chaîne de traction lorsque celle-ci met en œuvre un troisième mode de fonctionnement ;
est une représentation schématique de la chaîne de traction lorsque celle-ci met en œuvre un quatrième mode de fonctionnement ;
est une représentation schématique de la chaîne de traction lorsque celle-ci met en œuvre un cinquième mode de fonctionnement ;
La figure 1 illustre, de façon schématique, un véhicule 1 hybride comprenant une chaîne de traction 2 comportant au moins un moteur à combustion interne 3, une machine électrique tournante 4, un premier dispositif d’embrayage 5, un deuxième dispositif d’embrayage 6 et une boîte de vitesses 7.
Le moteur à combustion interne 3 peut comprendre entre un et six cylindres. Le moteur à combustion interne 3 peut, à titre d’exemple, consister en un moteur ayant un unique cylindre, à deux cylindres, trois cylindres, quatre cylindres, cinq cylindres ou six cylindres.
Au sein de la chaîne de traction 2, le premier dispositif d’embrayage 5 est disposé entre le moteur à combustion interne 3 et la boîte de vitesses 7 le long de la chaîne de transmission des efforts, représentée par des flèches grasses sur les figures 5 à 9. Le premier dispositif d’embrayage 5 comprend une première partie 51 et une deuxième partie 52 configurées pour être couplées ou désaccouplées entre elles. La première partie 51 du premier dispositif d’embrayage 5 est solidaire en rotation du moteur à combustion interne 3, notamment d’un arbre de sortie 31 du moteur à combustion interne 3, et la deuxième partie 52 du premier dispositif d’embrayage 5 est solidaire en rotation du deuxième dispositif d’embrayage 6.
Lorsque la première partie 51 et la deuxième partie 52 sont couplées, celle-ci sont déplacées en rotation autour d'un axe principal 200 de la chaîne de traction 2, donc la direction est définie par l’arbre de sortie 31 du moteur à combustion interne 3.
Le deuxième dispositif d’embrayage 6 est, quant à lui, interposé entre le premier dispositif d’embrayage 5 et la boîte de vitesses 7. Il comprend un premier élément 61 et un deuxième élément 62 configurés pour être couplés ou désaccouplés entre eux. Le premier élément 61 est solidaire en rotation de la deuxième partie 52 du premier dispositif d’embrayage 5 tandis que le deuxième élément 62 solidaire en rotation d’un arbre d’entrée 71 de la boîte de vitesses 7.
Le premier dispositif d’embrayage 5 et le deuxième dispositif d’embrayage 6 permettent notamment, selon le mode de fonctionnement mis en œuvre par la chaîne de traction 2, de bloquer ou de transmettre un couple moteur issu du moteur à combustion interne 3 et/ou un couple moteur de la machine électrique tournante 4. Ces différents modes de fonctionnement seront d’avantage détaillés ci-après, en référence aux figures 5 à 9.
La machine électrique tournante 4 comprend un stator et un rotor, non visibles, le rotor étant mobile en rotation autour d’un axe de rotation 400 par rapport au stator. La machine électrique tournante 4 peut, selon le mode de fonctionnement mis en œuvre par la chaîne de traction 2, fonctionner comme un moteur de propulsion du véhicule 1 et/ou comme un générateur pour charger au moins un dispositif de stockage 8 d’énergie électrique configuré pour alimenter des consommateurs électriques, notamment la machine électrique tournante 4. Ainsi, la machine électrique tournante 4 peut être utilisée, selon le mode de fonctionnement mis en œuvre, de sorte à assurer l’entraînement du véhicule 1 hybride et/ou à le démarrer et/ou à apporter un surplus d’énergie au moteur à combustion interne 3 pour l’assister.
La chaîne de traction 2 comprend ainsi au moins le dispositif de stockage 8 d’énergie électrique, tel qu’une batterie haute tension, et au moins un ondulateur 9, ou inverseur de tension, qui convertit un courant continu issu du dispositif de stockage 8 d’énergie électrique en courant alternatif afin d’alimenter la machine électrique tournante 4 lorsqu’elle assure la propulsion, au moins partielle, du véhicule 1.
Tel qu’illustré sur les figures 1 et 2, la machine électrique tournante 4 est particulièrement disposée hors axe par rapport à l’axe principal 200 défini par l’arbre de sortie 31 du moteur à combustion interne 3. En d’autres termes, elle est aménagée en parallèle du moteur à combustion interne 3, le long de la chaîne de transmission des efforts. A titre d’exemple, un axe de rotation 400 du rotor peut être sensiblement parallèle à l’axe principal 200 de la chaîne de traction 2.
La machine électrique tournante 4 est liée en rotation par l’intermédiaire d’au moins un premier engrenage 10 en prise sur un deuxième engrenage 11 compris dans la deuxième partie 52 du premier dispositif d’embrayage 5.
Selon la présente invention, la machine électrique tournante 4, le premier engrenage 10 et le deuxième engrenage 11 sont particulièrement configurés pour absorber des vibrations de torsions générées par le moteur à combustion interne 3 lors de son fonctionnement. En effet, de par le fonctionnement acyclique du moteur à combustion interne 3, la fluctuation du couple moteur du moteur à combustion interne 3 génère des vibrations de torsion qui se propagent le long de la chaîne de traction 2. Un tel phénomène tend à être amplifié lorsque le moteur à combustion interne 3 fonctionne à de faibles régimes et résulte en la génération de bruit susceptible d’incommoder les passagers mais peut également induire l’endommagement des différents composants de la chaîne de traction 2 sur le long terme.
Le graphe représenté à la figure 2 illustre ainsi la variation de l’accélération de telles vibrations en fonction du régime du moteur à combustion interne 3, l’axe des abscisses 30 correspondant à la vitesse de rotation, ou régime, du moteur à combustion interne 3 et l’axe des ordonnées 40 correspondant à l’accélération, en rad.s-2, des vibrations de torsion mesurées le long de la chaîne de traction 2.
Dans une chaîne de traction 2 classique, représentée par la courbe pointillée 60, pour un faible régime, notamment pour une vitesse de rotation de l’ordre de 1500 tours/min, une portion de la chaîne de traction 2 comprenant au moins le premier dispositif d’embrayage 5, le deuxième dispositif d’embrayage 6, l'arbre d'entrée 71 de la boîte de vitesses 7 et la boîte de vitesses 7 agit comme une masse vibrante, ou oscillante. En d’autres termes, cette portion de la chaîne de traction 2 entre en résonance et provoque un pic des vibrations de torsion observées dans la chaîne de traction 2. Un tel pic peut notamment élever les vibrations de torsion à un niveau supérieur à un seuil de confort 100, déterminé par les constructeurs automobiles.
La chaîne de traction 2 peut comprendre au moins un amortisseur 12 de vibrations de torsion, ici disposé entre le moteur à combustion interne 3 et le premier dispositif d’embrayage 5 le long de la chaîne de transmission des efforts.
Tel que précédemment exposé, dans la chaîne de traction 2 selon l’invention, la machine électrique tournante 4, le premier engrenage 10 et le deuxième engrenage 11 sont configurés pour absorber des vibrations de torsions générées par le moteur à combustion interne 3, notamment de sorte à abaisser l’accélération des vibrations de torsion à un niveau adapté aux prérequis des constructeurs.
La machine électrique tournante 4, le premier engrenage 10 et le deuxième engrenage 11 sont ainsi particulièrement intégrés et configurés au sein de la chaîne de traction 2 de sorte à pouvoir absorber au moins partiellement les vibrations de torsion générées par le moteur à combustion interne 3 pendant au moins une partie d’au moins l’un des modes de fonctionnement de la chaîne de traction 2. La machine électrique tournante 4, le premier engrenage 10 et le deuxième engrenage 11 sont ainsi aptes à fonctionner comme un amortisseur de vibrations de torsions.
L’absorption d’au moins une partie des vibrations de torsion est mise en œuvre par un jeu défini, dit jeu inter-dents 500, mesuré entre des dents 101 du premier engrenage 10 et des dents 111 du deuxième engrenage 11 tels qu’illustré à la figure 4.
Le jeu inter-dents 500 définit la distance mesurée au niveau d’un cercle primitif 50 du deuxième engrenage 11, entre un premier flanc 102 d’une dent 101 du premier engrenage 10 et un flanc primaire 112 d’une première dent 1111 du deuxième engrenage 11 lorsqu’un deuxième flanc 103 de ladite dent 101 du premier engrenage 10 et un flanc secondaire 113 d’une deuxième dent 1112, adjacente à la première dent 1111, du deuxième engrenage 11 sont en contact. Il est entendu que les termes « premier », « deuxième », « primaire », « secondaire » ont ici vocation à distinguer des composants similaires de la chaîne de traction 2 et n’incluent pas de notion de hiérarchisation.
Un tel jeu inter-dents 500 peut notamment être estimé en fonction d’un ordre d’allumage du moteur à combustion, égal à deux par exemple dans le cas d’un moteur à combustion interne 3 à quatre cylindres, en fonction de l’inertie de la portion de la chaîne de traction 2 comprenant le premier dispositif d’embrayage 5, le deuxième dispositif d’embrayage 6, l’arbre d’entrée 71 de la boîte de vitesses 7 et la boîte de vitesses 7, et en fonction de la vitesse de rotation du moteur à combustion interne 3 pour laquelle on souhaite améliorer l’absorption des vibrations de torsion, par exemple, tel qu’illustré à la figure 2, environ 1500 tours/min.
Le jeu inter-dents 500 peut, selon une caractéristique particulière de l’invention, être supérieur à un jeu nominal 600 représentant un jeu minimum nécessaire pour permettre la mise en rotation du deuxième engrenage 11 par rapport au premier engrenage 10. Un tel jeu nominal 600 est ici mesuré depuis le premier flanc 102 de la dent 101 du premier engrenage 10 lorsque le deuxième flanc de ladite dent du premier engrenage et le flanc secondaire de la deuxième dent du deuxième engrenage sont en contact.
A titre d’exemple, pour une chaîne de traction 2 comprenant un moteur à combustion à quatre cylindres présentant un pic de vibrations de torsion pour un régime de l’ordre de 1500 tours/min le jeu inter-dents 500 peut être compris entre 0.1mm et 0.5mm. De manière alternative, un tel jeu inter-dents 500 pourra être défini en termes de gammes d’angles définissant un secteur angulaire, non représenté, partant d’un centre du deuxième engrenage 11 et délimitant le jeu inter-dents 500 tel que précédemment exposé.
En connaissant la vitesse de rotation du moteur à combustion interne 3 pour laquelle il est nécessaire d’améliorer l’absorption des vibrations de torsion, le jeu inter-dents 500 peut ainsi être ajusté, par exemple lors du montage de la chaîne de traction 2, de sorte à ce que la machine électrique tournante 4, le premier engrenage 10 et le deuxième engrenage 11 soient configurés pour amortir les vibrations de torsion à un niveau acceptable, tel qu’illustré par la courbe 70 à la figure 2.
La chaîne de traction 2 selon l’invention est ainsi adaptée à l’exécution d’au moins un procédé de fonctionnement selon lequel la chaîne de traction 2 peut sélectivement mettre en œuvre au moins un premier mode de fonctionnement dans lequel la propulsion du véhicule 1 hybride est opérée, par exemple exclusivement, par le moteur à combustion interne 3, tel qu’illustré à la figure 5. Le procédé de fonctionnement comprend au moins une étape d’absorption, au moins partielle, des vibrations de torsion issues du moteur à combustion interne 3 par la machine électrique tournante 4, le premier engrenage 10 et le deuxième engrenage 11, ladite étape d’absorption étant réalisée simultanément à la mise en œuvre d’au moins une partie du premier mode de fonctionnement.
Afin d’assurer l’absorption d’au moins une partie des vibrations de torsion, la machine électrique tournante 4 est configurée pour mettre un œuvre un mode neutre dans lequel elle ne génère ni le stockage d’énergie électrique dans le dispositif de stockage 8 ni la propulsion du véhicule 1 hybride. En d’autres termes, la machine électrique peut fonctionner comme un moteur de propulsion ou comme un générateur, ou, selon la présente invention, être dans un mode neutre.
Le rotor de la machine électrique tournante 4 est alors libre et l’inertie du rotor réagit aux vibrations de torsion se propageant le long de la chaîne de traction 2. La machine électrique tournante 4 fonctionne alors avantageusement comme un amortisseur dynamique des vibrations de torsion, c’est-à-dire que la combinaison du mode neutre mis en œuvre par la machine électrique tournante 4 et du jeu inter-dents 500 défini entre le premier engrenage 10 et le deuxième engrenage 11 sont configurés de sorte que l’inertie du rotor réagit aux vibrations de torsion propagées le long de la chaîne de traction 2 et amortit lesdites vibrations. Il est entendu que, lorsque la machine électrique tournante 4 fonctionne selon le mode neutre, le rotor de celle-ci n’est pas immobile.
Ainsi, le long de la chaîne de traction 2, la rotation générée par le vilebrequin du moteur à combustion interne 3, représentée par une flèche grasse pointillée, est transmise à l’arbre de sortie 31 du moteur à combustion interne 3. La première partie 51 et la deuxième partie 52 du premier dispositif d’embrayage 5 sont couplées de sorte que et la rotation générée par le moteur à combustion interne 3 est transmise au premier élément 61 du deuxième dispositif d’embrayage 6. De façon similaire, le premier élément 61 et le deuxième élément 62 du deuxième dispositif d’embrayage 6 sont couplés et le couple moteur du moteur à combustion interne 3 est transmis à l’arbre d’entrée 71 de la boîte de vitesses 7, dans la boîte de vitesses 7, puis à au moins un arbre de sortie 72 de la boîte de vitesses 7. Dans l’exemple illustré, l’arbre de sortie 72 de la boîte de vitesses 7 transmet le couple à une boîte de transfert 13 disposée sur un essieu 14 du véhicule 1 portant deux roue(s) motrice(s) 15 de sorte à entraîner la mise en mouvement desdites roues 15.
Selon une alternative non illustrée, le couple sortant de la boîte de vitesse pourra être transmis à une pluralité d’arbres de sortie 72 de la boîte de vitesses 7 portant chacun au moins une roue motrice 15.
La chaîne de traction 2 est également un deuxième mode de fonctionnement dans lequel la propulsion du véhicule 1 hybride est opérée, par exemple exclusivement, par la machine électrique tournante 4. Dans un tel mode de fonctionnement, l’étape d’absorption du procédé de fonctionnement est interrompue.
Tel qu’illustré à la figure 6, la chaîne de traction 2 transmet uniquement la puissance de la machine électrique tournante 4 à la ou les roue(s) motrice(s) 15 par l’intermédiaire du deuxième dispositif d’embrayage 6 et de la boîte de vitesses 7.
L’énergie électrique issue du dispositif de stockage 8 est ainsi convertie en énergie mécanique par la machine électrique tournante 4, qui est utilisée comme un moteur, de sorte à générer un couple moteur qui est transmis à la deuxième partie 52 du premier dispositif d’embrayage 5 par l’intermédiaire du premier engrenage 10 et du deuxième engrenage 11. Ceux-ci entraînent en rotation la deuxième partie 52 du premier dispositif d’embrayage 5 qui transmet le couple moteur au deuxième dispositif d’embrayage 6. Le premier élément 61 et le deuxième élément 62 du deuxième dispositif d’embrayage 6 étant couplés, le deuxième élément 62 est entraîné en rotation et le couple est transmis à l’arbre d’entrée 71 de la boîte de vitesses 7. Similairement à ce qui a été précédemment exposé, le couple moteur est ensuite transmis à l’arbre de sortie 72 de la boîte de vitesse de sorte à mettre en mouvement la ou les roue(s) motrice(s) 15.
Ainsi, le premier dispositif d’embrayage 5 étant désaccouplé, le moteur à combustion interne 3 est découplé de sorte à n’utiliser que la puissance de la machine électrique tournante 4.
Tel qu’illustré à la figure 7, la chaîne de traction 2 peut être configurée pour mettre en œuvre un troisième mode de fonctionnement dans lequel la propulsion du véhicule 1 hybride est assurée conjointement par le moteur à combustion interne 3 et la machine électrique tournante 4. Similairement à ce qui a été exposé en référence au deuxième mode de fonctionnement, dans le présent mode de fonctionnement l’étape d’absorption des vibrations de torsion est interrompue.
La chaîne de traction 2 met, par exemple, en œuvre le troisième mode de fonctionnement lorsque le véhicule 1 est en conditions de conduite à grande vitesse, la chaîne de traction 2 utilise alors conjointement le moteur à combustion interne 3 et la machine électrique tournante 4 comme source d'énergie propulsive du véhicule 1 hybride. Plus particulièrement le moteur à combustion interne 3 peut fournir une puissance de propulsion principale tandis que la machine électrique tournante 4 peut fournir une puissance auxiliaire (ou « booster » en anglais).
La première partie 51 et la deuxième partie 52 du premier dispositif d’embrayage 5 sont couplées de sorte que la rotation générée par le vilebrequin du moteur à combustion interne 3 et la rotation générée par la machine électrique tournante 4, en d'autres termes le couple moteur du moteur à combustion interne 3 et le couple moteur de la machine électrique tournante 4, sont toutes deux transmises dans le deuxième dispositif d’embrayage 6 puis, le premier élément 61 du dispositif d’embrayage et le deuxième dispositif d’embrayage 6 étant engagés, à l’arbre d’entrée 71 de la boîte de vitesses 7. Le mouvement de rotation est ensuite transmis, tel que précédemment exposé, dans la boîte de vitesses 7 puis dans la ou les roue(s) motrice(s) 15. Un tel mode de fonctionnement favorise ainsi une diminution des gaz d'échappement et une augmentation de l'efficacité énergétique.
Tel qu’illustré à la figure 8, la chaîne de traction 2 peut être configurée pour mettre en œuvre un quatrième mode de fonctionnement dans lequel la chaîne de traction 2 assure le stockage d’énergie électrique dans au moins le dispositif de stockage 8 d’énergie électrique. Selon le procédé de fonctionnement de la chaîne de traction 2, l’étape d’absorption des vibrations de torsion est interrompue lorsque ladite chaîne de traction 2 met en œuvre le quatrième mode de fonctionnement.
Dans un tel mode de fonctionnement, similairement à ce qui a été exposé en référence au premier mode de réalisation, la chaîne de traction 2 transmet uniquement la puissance du moteur à combustion interne 3 à la ou les roue(s) motrice(s) tandis que la machine électrique tournante 4 fonctionne comme un générateur. Le couple moteur généré par le moteur à combustion interne 3 est converti en énergie électrique, par l’ondulateur 9 notamment, puis stocké dans au moins le dispositif de stockage 8, tel que représenté par la flèche fine pointillée. Le couple généré par le moteur à combustion interne 3 est transmis à l’arbre de sortie 31 du moteur à combustion interne 3 et la première partie 51 et la deuxième partie 52 du premier dispositif d’embrayage 5 sont couplées de sorte à entraîner en rotation le premier élément 61 du deuxième dispositif d’embrayage 6.
Selon un premier exemple de mise en œuvre du quatrième mode de fonctionnement, illustré à la figure 8, le premier élément 61 et le deuxième élément 62 du deuxième dispositif d’embrayage 6 sont couplés et le couple moteur du moteur à combustion interne 3 est transmis à l’arbre d’entrée 71 de la boîte de vitesses 7 et, tel que précédemment exposé, à la ou les roue(s) motrice(s) 15 de sorte à assurer la mise en mouvement du véhicule 1. Ainsi, de manière simultanée, la machine électrique tournante 4, utilisée comme générateur, assure la charge d’au moins le dispositif de stockage 8 d’énergie électrique tandis que le moteur à combustion interne 3 assure la propulsion du véhicule 1.
Selon un deuxième exemple de mise en œuvre du quatrième mode de fonctionnement, non représenté, le premier élément 61 et le deuxième élément 62 du deuxième dispositif d’embrayage 6 sont désaccouplés de sorte que le véhicule 1 est à l’arrêt, par exemple à l’attente au niveau d’un feu de signalisation, et assure simultanément la charge du dispositif de stockage 8 de l’énergie électrique.
Enfin, tel qu’illustré à la figure 9, la chaîne de traction 2 peut être configurée pour mettre en œuvre un cinquième mode de fonctionnement dans lequel la chaîne de traction 2 assure le démarrage du véhicule 1 hybride. Notamment, la machine électrique tournante 4 fonctionne comme un démarreur du moteur à combustion interne 3, par exemple de sorte à pouvoir couper le moteur à combustion interne 3 à chaque arrêt du véhicule 1 automobile et à le redémarrer grâce à la machine électrique tournante 4.
Dans un tel mode de fonctionnement, le premier élément 61 et le deuxième élément 62 du deuxième dispositif d’embrayage 6 sont désaccouplés, de sorte que le véhicule 1 demeure immobile et l’étape d’absorption du procédé de fonctionnement selon l’invention est interrompu.
La présente invention propose ainsi une chaîne de traction d’un véhicule hybride comprenant au moins un moteur à combustion interne, une machine électrique tournante, un premier dispositif d’embrayage, un deuxième dispositif d’embrayage et une boîte de vitesses, la machine électrique tournante étant liée en rotation à la boîte de vitesse par l’intermédiaire d’au moins un premier engrenage en prise sur un deuxième engrenage et la machine électrique tournante, le premier engrenage et le deuxième engrenage étant particulièrement configurés pour absorber des vibrations de torsions générées par le moteur à combustion interne. La présente invention concerne également un procédé de fonctionnement d’une telle chaîne de traction.
La présente invention ne saurait toutefois de limiter aux moyens et configurations décrits et illustrés ici et elle s’étend également à tout moyen et toute configuration équivalents ainsi qu’à toute combinaison techniquement opérante de tels moyens.

Claims (12)

  1. Chaîne de traction (2) d’un véhicule (1) hybride comprenant au moins un moteur à combustion interne (3), une machine électrique tournante (4), un premier dispositif d’embrayage (5), un deuxième dispositif d’embrayage (6) et une boîte de vitesses (7) :
    - le premier dispositif d’embrayage (5) étant disposé entre le moteur à combustion interne (3) et la boîte de vitesses (7) le long de la chaîne de transmission des efforts et le premier dispositif d’embrayage (5) comprenant une première partie (51), solidaire en rotation du moteur à combustion interne (3), et une deuxième partie (52), solidaire en rotation du deuxième dispositif d’embrayage, la première partie (51) et la deuxième partie (52) du premier dispositif d’embrayage (5) étant configurées pour être couplées ou désaccouplées entre elles ;
    - le deuxième dispositif d’embrayage (6) étant interposé entre le premier dispositif d’embrayage (5) et la boîte de vitesses (7) le long de la chaîne de transmission des efforts et le deuxième dispositif d’embrayage (6) comprenant un premier élément (61) solidaire en rotation de la deuxième partie (52) du premier dispositif d’embrayage (5) et un deuxième élément (62) solidaire en rotation d’un arbre d’entrée (71) de la boîte de vitesses (7), le premier élément (61) et le deuxième élément (62) du deuxième dispositif d’embrayage (6) étant configurés pour être couplés ou désaccouplés entre eux ;
    - la machine électrique tournante (4) étant disposée hors axe par rapport à un axe principal (200) défini par un arbre de sortie (31) du moteur à combustion interne (3) et la machine électrique tournante (4) étant liée en rotation par l’intermédiaire d’au moins un premier engrenage (10) en prise sur un deuxième engrenage (11) compris dans la deuxième partie (52) du premier dispositif d’embrayage (5) ;
    caractérisée en ce que la machine électrique tournante (4), le premier engrenage (10) et le deuxième engrenage (11) sont configurés pour absorber des vibrations de torsions générées par le moteur à combustion interne (3).
  2. Chaîne de traction (2) selon la revendication précédente, dans laquelle l’absorption d’au moins une partie des vibrations de torsion est mise en œuvre par un jeu mesuré entre des dents (101) du premier engrenage (10) et des dents (111) du deuxième engrenage (11) dit jeu inter-dents (500).
  3. Chaîne de traction (2) selon la revendication précédente, dans laquelle le jeu inter-dents (500) est supérieur à un jeu nominal (600) de fonctionnement du premier engrenage (10) par rapport au deuxième engrenage (11).
  4. Chaîne de traction (2) selon la revendication 2 ou 3, dans laquelle le jeu inter-dents (500) est compris entre 0.1mm et 0.5mm.
  5. Chaîne de traction (2) selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant au moins un amortisseur (12) de vibrations de torsion disposé entre le moteur à combustion interne (3) et le premier dispositif d’embrayage (5) le long de la chaîne de transmission des efforts.
  6. Véhicule (1) hybride comprenant au moins une chaîne de traction (2) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5.
  7. Procédé de fonctionnement d’une chaîne de traction (2) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, la chaîne de traction (2) étant configurée pour sélectivement mettre en œuvre au moins :
    - un premier mode de fonctionnement dans lequel la propulsion du véhicule (1) hybride est opérée par le moteur à combustion interne (3) ; et/ou
    - un deuxième mode de fonctionnement dans lequel la propulsion du véhicule (1) hybride est opérée par la machine électrique tournante (4) ;
    caractérisé en ce que le procédé de fonctionnement comprend au moins une étape d’absorption au moins partielle des vibrations de torsion issues du moteur à combustion interne (3) par la machine électrique tournante (4), le premier engrenage 10 et le deuxième engrenage (11) et en ce que l’étape d’absorption est implémentée simultanément à la mise en œuvre du premier mode de fonctionnement.
  8. Procédé de fonctionnement selon la revendication précédente, dans lequel la machine électrique tournante (4) est configurée pour mettre un œuvre, pendant l’étape d’absorption, un mode neutre dans lequel elle ne génère ni le stockage d’énergie électrique ni la propulsion du véhicule (1) hybride.
  9. Procédé de fonctionnement selon la revendication 7 ou 8, dans lequel la chaîne de traction (2) est configurée pour mettre en œuvre un troisième mode de fonctionnement dans lequel la propulsion du véhicule (1) hybride est assurée conjointement par le moteur à combustion interne (3) et la machine électrique tournante (4) et dans lequel l’étape d’absorption est interrompue.
  10. Procédé de fonctionnement selon l’une des revendications 7 à 9, dans lequel la chaîne de traction (2) est configurée pour mettre en œuvre un quatrième mode de fonctionnement dans lequel :
    - la machine électrique tournante (4) met en œuvre le stockage d’énergie électrique dans au moins un dispositif de stockage (8) de l’énergie électrique configuré pour alimenter au moins la machine électrique tournante (4) ; et
    - l’étape d’absorption est interrompue.
  11. Procédé de fonctionnement selon l’une des revendications 7 à 10, dans lequel la chaîne de traction (2) est configurée pour mettre en œuvre un cinquième mode de fonctionnement dans lequel :
    - la machine électrique tournante (4) met en œuvre le démarrage du véhicule (1) hybride ; et
    - l’étape d’absorption est interrompue.
  12. Véhicule (1) hybride selon la revendication 6, le véhicule (1) étant au moins configuré pour mettre en œuvre un procédé de fonctionnement selon l’une des revendications 7 à 11 bride.
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US6040634A (en) * 1989-12-19 2000-03-21 Larguier; Rene Electric motor/thermal engine drive for a vehicle in which the electric motor functions as a flywheel, starter motor, and generator
EP3202607A1 (fr) * 2016-02-03 2017-08-09 Audi AG Dispositif d'entraînement pour un véhicule automobile
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