FR3124768A1 - Groupe motopropulseur à architecture modulaire pour véhicule automobile hybride - Google Patents

Groupe motopropulseur à architecture modulaire pour véhicule automobile hybride Download PDF

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secondary drive
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electric machine
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Patrice Mercay
Renaud Trouve
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Renault SAS
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Abstract

Ce groupe motopropulseur (1) pour véhicule automobile hybride, comprend : - un premier module (M1) comprenant une première machine électrique réversible (5) et un premier réducteur mécanique (6), à au moins deux rapports de transmission définis (R1, R2), apte à démultiplier un premier couple délivré par la première machine électrique (5) et le transmettre aux roues motrices (3) ; - un deuxième module (M2) comprenant une deuxième machine électrique réversible (13) et un deuxième réducteur mécanique (14), à au moins un rapport de transmission défini, apte à démultiplier un deuxième couple délivré par la deuxième machine électrique (13) lorsque ladite deuxième machine électrique est en mode moteur ; - un troisième module (M3) comprenant une machine thermique (25) apte à délivrer un troisième couple aux roues motrices (3) et, - des moyens de couplage (4) aptes à coupler au moins deux desdits modules (M1, M2, M3). Figure pour l’abrégé : Fig 5

Description

Groupe motopropulseur à architecture modulaire pour véhicule automobile hybride
La présente invention concerne les véhicules automobiles hybrides et se rapporte plus particulièrement aux groupes motopropulseurs de tels véhicules.
Etat de la technique antérieure
Un groupe motopropulseur (souvent abrégé GMP) d’un véhicule automobile est l’ensemble des éléments participant à sa motricité.
Il comprend généralement une machine thermique et ses accessoires, une boite de vitesses ainsi que les roues motrices destinées à mettre en mouvement le véhicule automobile.
Pour diminuer les coûts et le temps de fabrication desdits véhicules automobiles, les constructeurs réalisent désormais une architecture modulaire standard apte à servir de base de production de groupes motopropulseurs pour différents modèles de véhicules.
Plus particulièrement, l’architecture modulaire comprend un ensemble de modules de composants communs dont l’agencement peut différer d’un modèle de véhicule à un autre.
Il n’est donc plus nécessaire de réaliser de nouveau les développements nécessaires à la conception du groupe motopropulseur associé à un nouveau modèle de véhicule.
Ainsi, l’utilisation d’architectures modulaires permet de produire des modèles de véhicule automobile plus fiables et plus rapidement.
De plus, ces architectures modulaires sont généralement plus compactes permettant ainsi de réduire le poids du groupe motopropulseur, entraînant alors une diminution des émissions de polluants.
Toutefois, les constructeurs automobiles tendent à remplacer progressivement les groupes motopropulseurs classiques par des groupes motopropulseurs dits hybrides.
De tels groupes motopropulseurs hybrides sont configurés pour faire coopérer la machine thermique et au moins une machine électrique et bénéficier des avantages de chaque machine tout en limitant leurs faiblesses.
Plus particulièrement, la machine électrique permet de récupérer de l’énergie électrique lors des freinages et participer à la délivrance de couple lors du roulage, tandis que la machine thermique confère au véhicule plus de puissance.
Il est donc avantageux d’optimiser la fabrication des modèles actuels et futurs de véhicules automobiles hybrides destinés à succéder aux véhicules à carburant.
Le but de l’invention est alors de proposer une architecture modulaire du groupe motopropulseur pour véhicule automobile hybride.
Au vu de ce qui précède, l’invention a pour objet un groupe motopropulseur pour véhicule automobile hybride, comprenant :
- au moins deux roues motrices aptes à mettre en mouvement le véhicule automobile ;
- un premier module comprenant une première machine électrique réversible et un premier réducteur mécanique, à au moins deux rapports de transmission définis, apte à démultiplier un premier couple délivré par la première machine électrique et le transmettre aux roues motrices ;
- un deuxième module comprenant une deuxième machine électrique réversible et un deuxième réducteur mécanique, à au moins un rapport de transmission défini, apte à démultiplier un deuxième couple délivré par la deuxième machine électrique lorsque ladite deuxième machine électrique est en mode moteur et,
- un troisième module comprenant une machine thermique apte à délivrer un troisième couple aux roues motrices.
Le groupe motopropulseur comprend en outre des moyens de couplage aptes à coupler au moins deux desdits modules.
L’architecture du groupe motopropulseur est dite modulaire et permet aux constructeurs d’obtenir une structure commune de groupe motopropulseur hybride.
Une telle architecture peut alors être adaptée en fonction des modèles et des besoins des constructeurs grâce aux moyens de couplage.
Chaque module est ainsi apte à fonctionner de manière autonome ou à coopérer avec un ou plusieurs modules du groupe motopropulseur.
Avantageusement, le premier réducteur comprend :
- un arbre d’entraînement primaire relié à un arbre de la première machine électrique ;
- un arbre d’entraînement secondaire raccordé à l’arbre d’entraînement primaire ;
- au moins deux pignons fous en liaison pivot avec l’arbre d’entraînement primaire ;
- un baladeur apte à enclencher l’un desdits rapports en solidarisant le pignon fou correspondant de l’arbre d’entraînement secondaire et,
- un pignon différentiel raccordé à l’arbre d’entraînement secondaire et apte à distribuer le premier couple démultiplié à un différentiel et aux roues motrices.
De préférence, le deuxième réducteur mécanique comprend :
- un arbre d’entraînement primaire relié à un arbre de la deuxième machine électrique réversible ;
- un premier arbre d’entraînement secondaire raccordé à l’arbre d’entraînement primaire ;
- au moins un premier pignon fou en liaison pivot avec le premier arbre d’entraînement secondaire ;
- un deuxième arbre d’entraînement secondaire apte à distribuer le deuxième couple démultiplié et,
- un premier baladeur apte à enclencher ledit au moins un rapport de transmission en solidarisant le premier pignon fou correspondant du deuxième arbre d’entraînement secondaire.
En d’autres termes, le deuxième réducteur a ici une architecture à un rapport.
De préférence, le deuxième réducteur mécanique comporte :
- un deuxième pignon fou en liaison pivot avec le premier arbre d’entraînement secondaire, le premier baladeur étant apte à enclencher un deuxième rapport de transmission en solidarisant le deuxième pignon fou dudit deuxième arbre d’entraînement secondaire ;
- un troisième arbre d’entraînement secondaire raccordé à l’arbre d’entraînement primaire ;
- un troisième pignon fou en liaison pivot avec le troisième arbre d’entraînement secondaire et,
- un deuxième baladeur apte à enclencher un troisième rapport de transmission en solidarisant le troisième pignon fou dudit deuxième arbre d’entraînement secondaire.
Le deuxième réducteur dispose ici d’une architecture à trois rapports.
Préférentiellement, le deuxième réducteur mécanique comporte un quatrième pignon fou en liaison pivot avec le troisième arbre d’entraînement secondaire, le deuxième baladeur étant apte à enclencher un quatrième rapport de transmission en solidarisant le quatrième pignon fou dudit deuxième arbre d’entraînement secondaire.
Dans ce mode de réalisation, le deuxième réducteur comporte une architecture à quatre rapports.
Avantageusement, les moyens de couplage comportent une première liaison cannelée apte à relier l’arbre d’entraînement secondaire du premier réducteur au deuxième arbre d’entraînement secondaire du deuxième réducteur.
Grâce auxdits moyens de couplage, la première machine électrique et la deuxième machine électrique peuvent coopérer pour délivrer un couple aux roues motrices ou bien fonctionner chacune de manière autonome.
Lorsque la deuxième machine électrique est découplée du premier module, celle-ci devient génératrice et donc capable de produire de l’énergie électrique.
De préférence, les moyens de couplage comportent une deuxième liaison cannelée apte à relier le premier arbre d’entraînement secondaire du deuxième réducteur à un arbre de la machine thermique.
A titre d’exemple, lorsque le premier, le deuxième et le troisième modules sont couplés, la machine thermique participe à la délivrance de couple aux roues motrices.
En variante, les moyens de couplage comportent une deuxième liaison apte à relier l’arbre d’entraînement primaire du premier réducteur à un arbre de la machine thermique.
Ce couplage permet à la première machine électrique d’avoir une fonction de démarreur pour la machine thermique.
Avantageusement, le troisième module comprend une pompe à eau électrique ou thermique.
L’invention a encore pour objet un véhicule automobile hybride comprenant un groupe motopropulseur tel que défini ci-dessus.
D’autres buts, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins indexés sur lesquels :
présente de manière schématique un groupe motopropulseur pour véhicule automobile hybride conforme à l’invention ;
illustre schématiquement une architecture d’un premier module dudit groupe motopropulseur selon un mode de réalisation de l’invention ;
illustrent différents modes de réalisation d’une architecture d’un deuxième module du groupe motopropulseur conformes à l’invention et,
illustrent schématiquement différents modes de réalisation de moyens de couplage aptes à coupler au moins deux des modules dudit groupe motopropulseur.
Exposé détaillé des modes de réalisation de l’invention
Sur la est représenté un groupe motopropulseur 1 pour véhicule automobile hybride, qui comporte l’ensemble des composants participant à son mouvement.
A cet effet, le groupe motopropulseur 1, dit hybride, est apte à faire coopérer au moins une machine thermique et au moins une machine électrique pour bénéficier des avantages de chaque machine tout en limitant ses inconvénients.
Dans un souci d’économie de coûts et de conception, il est proposé une architecture modulaire du groupe motopropulseur 1 permettant ainsi à la machine électrique et à la machine thermique de fonctionner en synergie ou séparément sans impacter le fonctionnement des autres composants.
Le groupe motopropulseur 1 à architecture modulaire comprend alors un premier module M1 couplé à deux roues motrices 3, un deuxième module M2 ainsi qu’un troisième module M3 aptes à coopérer via des moyens de couplage 4.
Plus particulièrement, les moyens de couplage 4 sont configurés pour coupler au moins deux des modules M1, M2, M3.
On se réfère à la qui illustre une vue détaillée du premier module M1 du groupe motopropulseur hybride 1.
Le premier module M1 comporte ici une première machine électrique réversible 5 destinée à produire un premier couple aux roues motrices 3 lorsqu’elle fonctionne en mode moteur.
La machine électrique réversible 5 est en outre apte à fonctionner en mode génératrice pour produire de l’énergie électrique et recharger les batteries du véhicule lors d’une mise en œuvre d’un freinage régénératif par exemple.
Le premier module M1 comporte en outre un premier réducteur mécanique 6 à au moins deux rapports de transmission définis R1 et R2 destinés à démultiplier le premier couple délivré par la première machine électrique 5 et le transmettre aux roues motrices 3.
Pour ce faire, le premier réducteur mécanique 6 comprend un arbre d’entraînement primaire 7, relié à un arbre de la première machine électrique 5, ainsi qu’un arbre d’entraînement secondaire 8 raccordé audit arbre d’entraînement primaire 7.
Le premier réducteur mécanique 6 comporte en outre un premier pignon fou 9 et un deuxième pignon fou 10 en liaison pivot avec l’arbre d’entraînement primaire 7.
Pour enclencher le premier rapport de transmission R1, le premier réducteur mécanique 6 comprend un baladeur 11 apte à solidariser le premier pignon fou 9 de l’arbre d’entraînement secondaire 8.
Le baladeur 11 est en outre apte à solidariser le deuxième pignon fou 10 de l’arbre d’entraînement secondaire 8 de manière à enclencher le rapport de transmission R2.
Le premier couple ainsi démultiplié est alors délivré aux roues motrices 3 par un pignon différentiel 12 raccordé à l’arbre d’entraînement secondaire 8.
On se réfère à la qui illustre une vue détaillée d’un premier mode de réalisation du deuxième module M2 du groupe motopropulseur hybride 1.
Le deuxième module M2 comprend une deuxième machine électrique réversible 13 apte à délivrer un deuxième couple lorsqu’elle est en mode moteur et couplée au premier module M1.
Dans le cas contraire, la deuxième machine électrique 13 fonctionne alors en mode génératrice lorsqu’elle n’est pas couplée aux roues motrices 3 via le premier module M1 mais couplée au troisième module M3.
Le deuxième module M2 comprend en outre un deuxième réducteur mécanique 14 à un rapport de transmission R3, configuré pour démultiplier le deuxième couple délivré par la deuxième machine électrique 13.
Plus particulièrement, le deuxième réducteur mécanique 14 comprend un arbre d’entraînement primaire 15 relié à un arbre de la deuxième machine électrique réversible 13 ainsi qu’un premier arbre d’entraînement secondaire 16 raccordé à l’arbre d’entraînement primaire 15 par un pignon.
Le deuxième réducteur mécanique 14 comporte en outre un premier pignon fou 17 en liaison pivot avec le premier arbre d’entraînement secondaire 16 ainsi qu’un deuxième arbre d’entraînement secondaire 18 apte à distribuer le deuxième couple démultiplié aux roues motrices 3 lorsque le deuxième module M2 est couplé au premier module M1.
Pour ce faire, le deuxième réducteur mécanique 14 comprend un premier baladeur 19 apte à enclencher le rapport R3 en solidarisant le premier pignon fou 17 du deuxième arbre d’entraînement secondaire 18.
La illustre un deuxième mode de réalisation du deuxième module M2 dans lequel le deuxième réducteur mécanique 14 comporte deux rapports de transmission supplémentaires R4 et R5.
Plus précisément, le deuxième réducteur mécanique 14 comporte un deuxième pignon fou 20 en liaison pivot avec le premier arbre d’entraînement secondaire 16.
Le premier baladeur 19 est alors apte à enclencher le deuxième rapport R4 en solidarisant le deuxième pignon fou 20 dudit deuxième arbre d’entraînement secondaire 18.
Pour enclencher le troisième rapport R5, le deuxième réducteur mécanique 14 comporte un troisième arbre d’entraînement secondaire 21 raccordé à l’arbre d’entraînement primaire 15 par ledit pignon ainsi qu’un troisième pignon fou 22 en liaison pivot avec le troisième arbre d’entraînement secondaire 21.
Un deuxième baladeur 23 est alors apte à solidariser le troisième pignon fou 22 du deuxième arbre d’entraînement secondaire 18 et distribuer ainsi le deuxième couple démultiplié aux roues motrices 3 lorsque le deuxième module M2 est couplé au premier module M1.
La illustre un troisième mode de réalisation du deuxième module M2 dans lequel le deuxième réducteur mécanique 14 comporte un quatrième rapport de transmission supplémentaire R6.
Pour l’enclencher, le deuxième réducteur mécanique 14 comprend un quatrième pignon fou 24 en liaison pivot avec le troisième arbre d’entraînement secondaire 21.
Le deuxième baladeur 23 est dans ce cas apte à enclencher le quatrième rapport R6 en solidarisant le quatrième pignon fou 24 dudit deuxième arbre d’entraînement secondaire 18.
On se réfère à la illustre un premier exemple de l’architecture modulaire du groupe motopropulseur 1 dans laquelle le premier module M1 et le deuxième module M2 sont couplés.
Plus particulièrement, les moyens de couplage 4 sont sous la forme d’une première liaison cannelée L1 qui raccorde l’arbre d’entrainement secondaire 8 du premier réducteur 6 au deuxième arbre d’entraînement secondaire 18 du deuxième réducteur mécanique 14.
Grâce à cette configuration, la première machine électrique 5 et la deuxième machine électrique 13 peuvent coopérer pour délivrer du couple aux roues motrices 3.
La première machine électrique 5 conserve alors son fonctionnement en mode moteur et la deuxième machine électrique 13 devient génératrice.
La illustre un deuxième exemple de l’architecture modulaire du groupe motopropulseur 1 dans laquelle le premier module M1 est couplé au troisième module M3 via le deuxième module M2.
Plus précisément, le module M3 comporte une machine thermique 25 apte à participer à la délivrance de couple aux roues motrices 3 lorsque le deuxième module M2 est couplé au premier module M1.
A cet effet, les moyens de couplage 4 comportent une deuxième liaison L2 cannelée apte à relier le premier arbre d’entraînement secondaire 16 du deuxième réducteur 14 à un arbre de la machine thermique 25.
En variante, la deuxième liaison L2 est un embrayage apte à relier l’arbre d’entraînement primaire 7 du premier réducteur 6 à un arbre de la machine thermique 25.
Autrement dit, la première machine électrique 5 sert de démarreur à la machine thermique 25.
Par ailleurs, l’invention n’est pas limitée à ces modes de réalisation et de mise en œuvre mais en embrasse toutes les variantes.
Par exemple, les moyens de couplage 4 peuvent avoir d’autres formes qui permettent aux modules M1, M2 et M3 de réaliser les fonctions décrites ci-dessus.

Claims (10)

  1. Groupe motopropulseur (1) pour véhicule automobile hybride, comprenant :
    - au moins deux roues motrices (3) aptes à mettre en mouvement le véhicule automobile ;
    - un premier module (M1) comprenant une première machine électrique réversible (5) et un premier réducteur mécanique (6), à au moins deux rapports de transmission définis (R1, R2), apte à démultiplier un premier couple délivré par la première machine électrique (5) et le transmettre aux roues motrices (3) ;
    - un deuxième module (M2) comprenant une deuxième machine électrique réversible (13) et un deuxième réducteur mécanique (14), à au moins un rapport de transmission défini (R3), apte à démultiplier un deuxième couple délivré par la deuxième machine électrique (13) lorsque ladite deuxième machine électrique est en mode moteur ;
    - un troisième module (M3) comprenant une machine thermique (25) apte à délivrer un troisième couple aux roues motrices (3) et,
    caractérisé en ce que le groupe motopropulseur (1) comprend des moyens de couplage (4) aptes à coupler au moins deux desdits modules (M1, M2, M3).
  2. Groupe motopropulseur (1) selon la revendication 1, dans lequel le premier réducteur (6) comprend :
    - un arbre d’entraînement primaire (7) relié à un arbre de la première machine électrique (5) ;
    - un arbre d’entraînement secondaire (8) raccordé à l’arbre d’entraînement primaire (7) ;
    - au moins deux pignons fous (9, 10) en liaison pivot avec l’arbre d’entraînement primaire (7) ;
    - un baladeur (11) apte à enclencher l’un desdits rapports (R1, R2) en solidarisant le pignon fou correspondant (9, 10) de l’arbre d’entraînement secondaire (8) et,
    - un pignon différentiel (12) raccordé à l’arbre d’entraînement secondaire (8) et apte à distribuer le premier couple démultiplié à un différentiel et aux roues motrices (3).
  3. Groupe motopropulseur (1) selon la revendication 1 ou 2, dans lequel le deuxième réducteur mécanique (6) comprend :
    - un arbre d’entraînement primaire (15) relié à un arbre de la deuxième machine électrique réversible (13) ;
    - un premier arbre d’entraînement secondaire (16) raccordé à l’arbre d’entraînement primaire (15) ;
    - au moins un premier pignon fou (17) en liaison pivot avec le premier arbre d’entraînement secondaire (16) ;
    - un deuxième arbre d’entraînement secondaire (18) apte à distribuer le deuxième couple démultiplié et,
    - un premier baladeur (19) apte à enclencher ledit au moins un rapport (R3) en solidarisant le premier pignon fou correspondant (17) du deuxième arbre d’entraînement secondaire (18).
  4. Groupe motopropulseur (1) selon la revendication 3, dans lequel le deuxième réducteur mécanique (14) comporte :
    - un deuxième pignon fou (20) en liaison pivot avec le premier arbre d’entraînement secondaire (16), le premier baladeur (19) étant apte à enclencher un deuxième rapport de transmission (R4) en solidarisant le deuxième pignon fou (20) dudit deuxième arbre d’entraînement secondaire (18) ;
    - un troisième arbre d’entraînement secondaire (21) raccordé à l’arbre d’entraînement primaire (15) ;
    - un troisième pignon fou (22) en liaison pivot avec le troisième arbre d’entraînement secondaire (21) et,
    - un deuxième baladeur (23) apte à enclencher un troisième rapport de transmission (R5) en solidarisant le troisième pignon fou (22) dudit deuxième arbre d’entraînement secondaire (18).
  5. Groupe motopropulseur (1) selon la revendication 4, dans lequel le deuxième réducteur mécanique (15) comporte un quatrième pignon fou (24) en liaison pivot avec le troisième arbre d’entraînement secondaire (21), le deuxième baladeur (23) étant apte à enclencher un quatrième rapport de transmission (R6) en solidarisant le quatrième pignon fou (24) dudit deuxième arbre d’entraînement secondaire (18).
  6. Groupe motopropulseur (1) selon la revendication 2 et l’une quelconque des revendications 3 à 5, dans lequel les moyens de couplage (4) comportent une première liaison cannelée (L1) apte à relier l’arbre d’entraînement secondaire (8) du premier réducteur (6) au deuxième arbre d’entraînement secondaire (18) du deuxième réducteur (14).
  7. Groupe motopropulseur (1) selon la revendication 6, dans lequel les moyens de couplage (4) comportent une deuxième liaison cannelée (L2) apte à relier le premier arbre d’entraînement secondaire (16) du deuxième réducteur (14) à un arbre de la machine thermique (25).
  8. Groupe motopropulseur selon la revendication 2 ou 6, dans lequel les moyens de couplage (4) comportent une deuxième liaison (L2) apte à relier l’arbre d’entraînement primaire (7) du premier réducteur (6) à un arbre de la machine thermique (25).
  9. Groupe motopropulseur selon l’une quelconque des revendications 1 à 8, dans lequel le troisième module (M3) comprend une pompe à eau électrique ou thermique.
  10. Véhicule automobile hybride comprenant un groupe motopropulseur (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 9.
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