FR3126354A1 - ensemble DE TRANSMISSION hybride d’entraînement d’un véhicule - Google Patents

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Abstract

Un ensemble de transmission hybride (10) d’entraînement d’un véhicule, comporte un mécanisme d’embrayage (20), un disque d’embrayage à friction (21) d’axe de rotation (X), une boite de vitesses (18) comprenant des roues dentées primaires (38, 40) entrainé en rotation par le disque d’embrayage à friction selon l’axe (X), un arbre secondaire (16) destiné à entraîner un ensemble d’une ou plusieurs roues motrices du véhicule, plusieurs roues dentées secondaires (42, 44, 46) aptes être accouplées à l’arbre secondaire (16), un arbre intermédiaire (26) auquel sont solidarisées en rotation des roues dentées intermédiaires (28, 30, 32, 34, 36), les roues dentées primaires (38, 40) et les roues dentées secondaires (42, 44, 46) engrenant chacune de façon permanente avec une roue dentée correspondante parmi les roues dentées intermédiaires (28, 30, 32, 34, 36), et un module motorisé comportant au moins une machine électrique réversible (56) d’entraînement et de ralentissement de l’arbre intermédiaire (26). (Fig. 1)

Description

ensemble DE TRANSMISSION hybride d’entraînement d’un véhicule
Domaine technique de l’invention
L’invention se rapporte à un ensemble de transmission hybride d’entraînement d’un véhicule destiné à être positionné entre un moteur, par exemple un moteur à explosions, et un ensemble d’une ou plusieurs roues motrices d’un véhicule. Elle se rapporte en particulier, bien que de façon non exclusive, à un tel ensemble destiné à équiper un poids lourd, c’est-à-dire un véhicule routier de plus de 3,5 tonnes, notamment un tracteur routier, ou un porteur.
état de la technique antérieure
Bien que l’ensemble de transmission hybride comprenne un moteur électrique, celui-ci comprend un moteur à explosions qui émet un grand nombre de vibrations. Le moteur à explosions ne génère pas un couple constant et présente des acyclismes provoqués par les explosions se succédant dans leurs cylindres. Ces acyclismes génèrent des vibrations qui sont susceptibles de se transmettre à la boîte de vitesses et d’engendrer ainsi des chocs, bruits et nuisances sonores, particulièrement indésirables. Afin de diminuer les effets indésirables des vibrations et améliorer le confort de conduite des véhicules motorisés, il est connu d’équiper la transmission du véhicule avec un disque d’embrayage à friction comprenant un dispositif d’amortissement vibratoire.
Les dispositifs d’amortissement vibratoire comprennent généralement un élément primaire et un élément secondaire mobiles en rotation l’un par rapport à l’autre autour d’un axe de rotation. Le dispositif d’amortissement vibratoire comprend également des moyens élastiques d’amortissement disposés entre l'élément primaire et l'élément secondaire pour amortir les acyclismes.
Cependant, en fonction du couple fourni par le moteur, la raideur et le débattement des moyens élastiques doivent être ajustés. Ainsi, pour des moteurs à fort couple il convient d'utiliser des ressorts de faibles raideurs et présentant un débattement important. Cependant, la capacité de filtration des dispositifs d’amortissement vibratoire de l'état de la technique est limitée par des contraintes physiques telles que la masse ou le moment d’inertie du disque d’embrayage à friction associé à la boite de vitesses.
Dans le document SE201550616 A1 est décrit un ensemble motopropulseur d’un véhicule, comportant un disque d’embrayage à friction accouplé à un arbre primaire, un arbre secondaire destiné à entraîner un ensemble d’une ou plusieurs roues motrices du véhicule, et une boîte de vitesses du type robotisée comportant une roue dentée primaire solidaire en rotation de l’arbre primaire ou aptes à être accouplée à l’arbre primaire, une pluralité de roues dentées secondaires solidaires en rotation de l’arbre secondaire ou aptes être accouplées à l’arbre secondaire, et un arbre intermédiaire auquel sont solidarisées en rotation des roues dentées intermédiaires, la roue dentée primaire et les roues dentées secondaires engrenant chacune avec une roue dentée correspondante parmi les roues dentées intermédiaires. L’ensemble motopropulseur comporte également un dispositif de freinage lié cinématiquement à l’arbre intermédiaire et apte à freiner l’arbre intermédiaire lors des phases de passage à un rapport de boite de vitesses supérieur.
Le dispositif de freinage est de préférence un frein à friction comprenant au moins un disque de friction fonctionnant dans l’huile. Ce type de dispositif alourdit l’ensemble de transmission et se contente de dissiper par chaleur l’énergie nécessaire au ralentissement de l’arbre intermédiaire. Ce type de solution ne permet pas de réduire les émissions de CO2 dans l’atmosphère. De plus, la capacité de freinage de ce dispositif est réduite et impose de limiter le moment d’inertie du disque d’embrayage à friction qui est accouplé avec l’arbre primaire. La capacité d’amortissement est donc limitée par le moment d’inertie du disque d’embrayage à friction.
La présente invention a pour objet de répondre au moins en grande partie aux problèmes précédents et de conduire en outre à d’autres avantages en proposant un ensemble de transmission hybride réduisant les émissions de CO2 et pour lequel il n’existe pas de limite d’amortissement du disque d’embrayage à friction.
L’invention vise à remédier aux inconvénients de l’état de la technique et à proposer une meilleure intégration d’une machine électrique à un arbre intermédiaire de boîte de vitesses.
Pour ce faire est proposé, selon un premier aspect de l'invention, un ensemble de transmission hybride d’entraînement d’un véhicule, comportant :
- un mécanisme d’embrayage destiné à être entraîné par un moteur principal du véhicule;
- un disque d’embrayage à friction d’axe de rotation X apte à être entraîné par le moteur principal selon la position de fonctionnement embrayée ou débrayée du mécanisme d’embrayage ;
- une boite de vitesses comprenant :
- une ou plusieurs roues dentées primaires entrainées en rotation par le disque d’embrayage à friction selon l’axe X,
- un arbre secondaire destiné à entraîner un ensemble d’une ou plusieurs roues motrices du véhicule ;
- plusieurs roues dentées secondaires aptes être accouplées à l’arbre secondaire ;
- un arbre intermédiaire auquel sont solidarisées en rotation des roues dentées intermédiaires, la ou les roues dentées primaires et les roues dentées secondaires engrenant chacune de façon permanente avec une roue dentée correspondante parmi les roues dentées intermédiaires ; et
- un module motorisé comprenant au moins une machine électrique réversible d’entraînement et de ralentissement de l’arbre intermédiaire, une interface de liaison cinématique en rotation à l’arbre intermédiaire et un réducteur de vitesse disposé cinématiquement entre la machine électrique réversible et l’interface de liaison, l’ensemble de transmission hybride étant remarquable en ce que le disque d’embrayage à friction possède un moment d’inertie selon l’axe X supérieur à une valeur de seuil.
L’adjonction d’une machine électrique réversible liée cinématiquement à l’arbre intermédiaire permet de raccourcir les phases transitoires de changement de rapport de vitesse au sein de l’ensemble de transmission hybride. La machine électrique réversible adapte la vitesse de l’arbre intermédiaire en temps réel selon les besoins de la boîte de vitesses. Cette adaptation de la vitesse de l’arbre intermédiaire permet de réduire les temps de crabotage, sans avoir recours à un dispositif de freinage conventionnel ou au double débrayage. Ainsi lors d’un changement à un rapport de vitesse supérieur, il est possible de ralentir l’arbre intermédiaire de l’ensemble de transmission hybride par activation de la machine électrique réversible. Egalement lors d’un changement à un rapport de vitesse inférieur, il est possible d’entrainer et accélérer l’arbre intermédiaire de l’ensemble de transmission hybride par activation de la machine électrique réversible.
L’association d’une machine électrique réversible avec un disque d’embrayage à friction possédant un moment d’inertie selon l’axe X supérieur à une valeur de seuil permet de récupérer plus d’énergie lors de chaque changement à un rapport de vitesse supérieur et d’augmenter l’autonomie du véhicule en mode électrique.
De préférence, le moment d’inertie selon l’axe X du disque d’embrayage à friction peut être supérieur à une valeur de seuil de 0,18 Kg.m², par exemple supérieur à une valeur de seuil de 0,2 Kg.m². De cette manière, la capacité de récupération d’énergie de l’ensemble de transmission hybride est supérieure à une transmission conventionnelle et la capacité de filtration du disque d’embrayage à friction est améliorée.
Avantageusement, la machine électrique réversible peut être alimentée à une tension nominale de 48 Volts et le disque d’embrayage à friction peut posséder un moment d’inertie selon l’axe X inférieur à une valeur de 0,4 Kg.m². Au-delà d’une certaine valeur du moment d’inertie, la capacité de la machine électrique réversible à adapter la vitesse de l’arbre intermédiaire, par exemple ralentir ou accélérer l’arbre intermédiaire, peut être mise en défaut.
Selon une variante de l’invention, la machine électrique réversible peut être alimentée à une tension nominale entre 300 Volts et 800 Volts. Dans ce cas de figure, le disque d’embrayage à friction peut posséder un moment d’inertie selon l’axe X inférieur à une valeur de 0,4 Kg.m².
La machine électrique réversible pourra notamment être une machine synchrone à aimants permanents, une machine asynchrone, une machine électrique à réluctance variable ou une machine électrique synchrone à réluctance variable, dite synchro-réluctante.
Le réducteur de vitesse peut avantageusement comprendre un train d’engrenages réducteur, un train épicycloïdal ou un réducteur à courroie. De cette manière, le réducteur de vitesse permet d’adapter la vitesse de rotation de la machine électrique au besoin de l’ensemble de transmission hybride.
De préférence, le disque d’embrayage à friction peut comprendre un dispositif d’amortissement vibratoire comprenant un voile de transmission de couple, deux éléments de guidage liés en rotation, coaxiaux suivant l’axe X et disposés de part et d’autre dudit voile de transmission de couple, des ressorts hélicoïdaux de compression en appui sur le voile de transmission de couple et les éléments de guidage et un moyeu de sortie de couple concentrique à l’axe X.
Avantageusement, les ressorts hélicoïdaux de compression du dispositif d’amortissement vibratoire peuvent être disposés dans des évidements aménagées sur le voile de transmission de couple et les éléments de guidage, le diamètre d’implantation des ressorts hélicoïdaux de compression étant supérieur à une valeur de 210 millimètres. De cette manière, il est possible d’améliorer la capacité de filtration du disque d’embrayage à friction. L’augmentation du diamètre d’implantation permet d’augmenter la longueur libre du ressort et la longueur des évidements ce qui présente l’avantage de réduire la raideur globale du dispositif d’amortissement vibratoire. Par exemple, la raideur du dispositif d’amortissement vibratoire peut être comprise entre 100 Nm/° et 300 Nm/°.
Selon une variante de l’invention, le disque d’embrayage à friction peut comprendre un amortisseur à masses pendulaires lié cinématiquement avec la ou les roues dentées primaires, par exemple rapporté directement ou indirectement sur le moyeu de sortie de couple du dispositif d’amortissement vibratoire.
De préférence, l’amortisseur à masses pendulaires peut comporter un support lié en rotation directement ou indirectement avec le moyeu de sortie de couple et au moins une masse pendulaire dont le déplacement par rapport au support est guidé par au moins un organe de roulement, ledit support étant coaxial à l’axe de rotation X. De manière avantageuse, en réaction aux irrégularités de rotation du moteur à explosions, lesdites masses pendulaires se déplacent de manière à ce que le centre de gravité de chacune des masses oscille autour d’un axe sensiblement parallèle à l’axe de rotation X de l’arbre primaire. Grace à l’invention, la masse en Kilogramme des masses pendulaires peut être augmentée. La position radiale du centre de gravité de chacune des masses pendulaires par rapport à l’axe de rotation de l’arbre moteur, comme la distance de ce centre de gravité par rapport à l’axe fictif d’oscillation, sont établies de manière à ce que, sous l’effet des forces centrifuges, la fréquence d’oscillation de chacune des masses pendulaires soit proportionnelle à la vitesse de rotation de l’arbre moteur, ce multiple pouvant par exemple prendre une valeur proche du rang de l’harmonique prépondérant des vibrations responsables des fortes irrégularités de rotation en phase de roulage du véhicule au ralenti.
Avantageusement, l’au moins une masse pendulaire peut être disposée radialement sur un diamètre égal au diamètre d’implantation des ressorts hélicoïdaux de compression. De cette manière, il est possible d’améliorer la capacité de filtration du disque d’embrayage à friction. L’augmentation du diamètre d’implantation des ressorts permet d’augmenter l’espace disponible pour l’amortisseur à masses pendulaires.
De préférence, le module motorisé peut comporter un mécanisme d’accouplement comportant un premier organe d’accouplement lié cinématiquement à la machine électrique réversible et un deuxième organe d’accouplement lié cinématiquement à l’interface de liaison, le mécanisme d’accouplement étant apte à passer d’un état d’accouplement pour accoupler la machine électrique réversible avec l’interface de liaison à un état de désaccouplement pour désaccoupler la machine électrique réversible de l’interface de liaison. L’adjonction d’un mécanisme d’accouplement et de désaccouplement entre la machine électrique réversible et l’arbre intermédiaire permet d’envisager des modes de fonctionnement dans lesquels la machine électrique peut être désaccouplée, soit parce qu’elle n’est pas nécessaire au fonctionnement de la boîte de vitesses, soit parce qu’elle est utilisée à d’autres fins, par exemple pour l’entraînement d’un autre organe tournant. Par ailleurs, le découplage de la machine électrique permet de soulager les paliers de guidage du rotor de la machine électrique, ce qui augmente leur durée de vie.
Avantageusement, le mécanisme d’accouplement peut être disposé cinématiquement entre le réducteur de vitesse et l’interface de liaison, ce qui évite d’entraîner le réducteur de vitesse en permanence. Alternativement, il est toutefois envisageable de disposer le réducteur de vitesse cinématiquement entre le mécanisme d’accouplement et l’interface de liaison.
De préférence, l’ensemble de transmission hybride peut comporter un organe de prise de force, lié cinématiquement à la machine électrique réversible, de préférence par l’intermédiaire du réducteur de vitesse, l’organe de prise de force ayant de préférence un axe de révolution aligné avec un axe de révolution de l’interface de liaison. L’ensemble de transmission hybride intègre ainsi une fonction de prise de force. On peut alors envisager un entraînement de la prise de force par la machine électrique réversible sans recours au moteur principal du véhicule, ce qui permet d’atteindre des vitesses de rotation très nettement supérieures à 1000 tr/min, par exemple supérieures à 1500 tr/min, et le cas échéant jusqu’à 5000 tr/min.
Suivant un mode de réalisation, la machine électrique réversible a un axe de révolution parallèle à un axe de révolution de l’interface de liaison, de préférence distant de l’axe de révolution de l’interface de liaison.
De préférence, l’ensemble de transmission hybride peut comporter un carter de transmission délimitant une cavité de logement d’une ou des roues dentées primaires, des roues dentées secondaires et des roues dentées intermédiaires, la machine électrique réversible étant disposée à l’extérieur de la cavité de logement.
Avantageusement, le mécanisme d’embrayage apte à désaccoupler la ou les roues dentées primaires par rapport au moteur principal du véhicule peut être commandé par un actionneur d’embrayage et, ledit actionneur d’embrayage étant piloté par une unité de commande.
De préférence, l’ensemble de transmission hybride peut comporter au moins un crabot positionné cinématiquement entre une des roues dentées secondaires et l’arbre secondaire et apte à accoupler l’arbre secondaire à la roue secondaire dentée associée, ledit crabot étant engagé lorsque les vitesses de rotation de la roue dentée secondaire et de l’arbre secondaire sont synchronisées par entrainement ou ralentissement de l’arbre intermédiaire grâce à l’activation de la machine électrique réversible. De cette manière, il est possible raccourcir les phases transitoires de changement de rapport de vitesse au sein du sous-ensemble hybride. Cette adaptation de la vitesse de l’arbre intermédiaire permet de réduire les temps de crabotage, sans avoir recours à un dispositif de freinage conventionnel ou au double débrayage.
De façon préférentielle, le module motorisé comporte en outre un carter de logement du réducteur de vitesses et du mécanisme d’accouplement, la machine électrique réversible étant soit logée dans le carter, soit fixée au carter. L’interface de liaison à l’arbre intermédiaire peut être soit logée dans le carter, soit faire saillie à l’extérieur du carter.
L’interface de liaison peut être par exemple un tronçon d’arbre cannelé ou un manchon cannelé. Il peut également s’agir d’une platine circulaire avec des trous de passage de vis de fixation (l'arbre intermédiaire comprenant une face d'appui munie de perçage-taraudage), ou d’un arbre muni d'une clavette.
De préférence, le mécanisme d’accouplement est choisi parmi les mécanismes suivants : un mécanisme à crabot, un mécanisme à synchroniseur, et un mécanisme d’embrayage, de préférence un mécanisme d’embrayage à friction.
On pourra notamment envisager un mécanisme à crabot sans synchronisation dans les cas où il est prévu que la machine électrique réversible elle-même soit utilisée pour synchroniser le mécanisme d’accouplement.
Suivant un mode de réalisation, le module motorisé comporte au moins une machine électrique réversible supplémentaire d’entraînement de l’arbre intermédiaire et un réducteur de vitesse supplémentaire disposé cinématiquement entre la machine électrique réversible supplémentaire et l’interface de liaison. Le réducteur de vitesse supplémentaire sera de préférence logé dans le carter décrit plus haut. De préférence, le réducteur de vitesse et le réducteur de vitesse supplémentaire sont disposés cinématiquement en parallèle sur le premier organe d’accouplement du mécanisme d’accouplement.
Suivant un mode de réalisation, la machine électrique réversible a un axe de révolution parallèle à un axe de révolution de l’arbre intermédiaire, une ou plusieurs des caractéristiques suivantes étant réalisées :
  • l’axe de révolution de la machine électrique réversible est distant de l’axe de révolution de l’arbre intermédiaire ;
  • l’axe de révolution de la machine électrique réversible est distant d’un axe de révolution des roues dentées primaires ;
  • l’axe de révolution de la machine électrique réversible est distant d’un axe de révolution de l’arbre secondaire.
Suivant un autre aspect de l’invention, celle-ci a trait à une méthode d’engagement d’un crabot apte à accoupler un arbre secondaire à une roue dentée secondaire associée au sein d’un ensemble de transmission hybride reprenant tout ou partie des caractéristiques mentionnées précédemment, comprenant les étapes suivantes :
- désaccouplement des roues dentées primaires par rapport au moteur principal du véhicule ;
- mise en position neutre de l’ensemble de transmission hybride par désengagement du rapport de vitesse ;
- mesure de la vitesse de rotation relative entre l’arbre secondaire et la roue dentée secondaire associée ;
- entrainement ou ralentissement de l’arbre intermédiaire par activation de la machine électrique réversible pour synchroniser les vitesses de rotation de l’arbre secondaire avec la roue dentée secondaire associée ;
- engagement du crabot pour accoupler l’arbre secondaire à la roue dentée secondaire associée lorsque les vitesses de rotation de la roue dentée secondaire et de l’arbre secondaire sont synchronisées.
Selon cette méthode d’engagement de crabot, il est possible de raccourcir les phases transitoires de changement de rapport de vitesse au sein de l’ensemble de transmission hybride. Cette adaptation de la vitesse de l’arbre intermédiaire permet de réduire les temps de crabotage, sans avoir recours à un dispositif de freinage conventionnel ou au double débrayage. Ainsi lors d’un changement à un rapport de vitesse supérieur, il est possible de ralentir l’arbre intermédiaire du l’ensemble de transmission hybride par activation de la machine électrique réversible tout en récupérant de l’énergie grâce au moment d’inertie du disque d’embrayage à friction qui est supérieur à une valeur de seuil.
Suivant un autre aspect de l’invention, celle-ci a trait à un ensemble de transmission hybride d’entraînement d’un véhicule, comportant :
- un mécanisme d’embrayage bi-disque destiné à être entraîné par un moteur principal du véhicule;
- un premier disque d’embrayage à friction et un deuxième disque d’embrayage à friction d’axe de rotation X aptes à être entraînés par le moteur principal selon la position de fonctionnement embrayée ou débrayée du mécanisme d’embrayage ;
- une boite de vitesses comprenant :
- une ou plusieurs roues dentées primaires entrainées en rotation par le disque d’embrayage à friction selon l’axe X,
- un arbre secondaire destiné à entraîner un ensemble d’une ou plusieurs roues motrices du véhicule ;
- plusieurs roues dentées secondaires aptes être accouplées à l’arbre secondaire ;
- un arbre intermédiaire auquel sont solidarisées en rotation des roues dentées intermédiaires, la ou les roues dentées primaires et les roues dentées secondaires engrenant chacune de façon permanente avec une roue dentée correspondante parmi les roues dentées intermédiaires ; et
- un module motorisé comprenant au moins une machine électrique réversible d’entraînement et de ralentissement de l’arbre intermédiaire, une interface de liaison cinématique en rotation à l’arbre intermédiaire et un réducteur de vitesse disposé cinématiquement entre la machine électrique réversible et l’interface de liaison, l’ensemble de transmission hybride étant remarquable en ce que le premier disque d’embrayage à friction et le deuxième disque d’embrayage à friction possèdent un moment d’inertie cumulé selon l’axe X supérieur à une valeur de seuil.
L’association d’une machine électrique réversible avec un premier disque d’embrayage à friction et un deuxième disque d’embrayage à friction possédant un moment d’inertie cumulé selon l’axe X supérieur à une valeur de seuil permet de récupérer plus d’énergie lors de chaque changement à un rapport de vitesse supérieur et d’augmenter l’autonomie du véhicule équipé d’un mécanisme d’embrayage bi-disque en mode électrique.
De préférence, le moment d’inertie cumulé selon l’axe X du premier disque d’embrayage à friction et du deuxième disque d’embrayage à friction peut être supérieur à une valeur de seuil de 0,2 Kg.m². De cette manière, la capacité de récupération d’énergie de l’ensemble de transmission hybride est supérieure à une transmission conventionnelle et la capacité de filtration du premier et du deuxième disques d’embrayage à friction est améliorée.
Avantageusement, la machine électrique réversible peut être alimentée à une tension nominale de 48 Volts
Avantageusement, la machine électrique réversible peut être alimentée à une tension nominale entre 300 Volts et 800 Volts.
Cet autre aspect de l’invention reprend tout ou partie des caractéristiques mentionnées précédemment dans le cadre du premier aspect de l’invention.
brève description des figures
D’autres caractéristiques et avantages de l’invention ressortiront à la lecture de la description qui suit, en référence aux figures annexées.
La illustre un ensemble de transmission hybride d’entraînement d’un véhicule suivant un premier mode de réalisation.
La illustre un disque d’embrayage à friction selon le premier mode de réalisation de la .
La illustre un module motorisé selon le premier mode de réalisation de la .
La illustre un disque d’embrayage à friction selon un deuxième mode de réalisation.
La illustre le comportement des différents organes de l’ensemble de transmission hybride et du véhicule lors d’une phase transitoire de changement à un rapport de vitesse supérieur.
La illustre le comportement des différents organes de l’ensemble de transmission hybride et du véhicule lors d’une phase transitoire de changement à un rapport de vitesse inférieur.
description DÉTAILLÉE de modes de réalisation
Sur la est illustré un ensemble de transmission hybride10d’entraînement d’un véhicule selon un premier mode de mise de réalisation de l’invention, comportant un arbre primaire12destiné à être entraîné par un moteur principal14du véhicule, par exemple un moteur thermique, un arbre secondaire16destiné à entraîner un ensemble d’une ou plusieurs roues motrices du véhicule (non illustré), et une boîte de vitesses18.
La liaison du moteur principal14à l’arbre primaire12comprend un mécanisme d’embrayage20à glissement permettant d’accoupler un disque d’embrayage à friction21au moteur principal14. Le disque d’embrayage à friction21est lié en rotation avec l’arbre primaire12de la boite de vitesses18. La liaison de l’arbre secondaire16aux roues du véhicule peut inclure un ou plusieurs ponts moteurs. Le disque d’embrayage à friction21comprend un moyeu de sortie de couple217raccordé directement sur l’arbre primaire12au moyen de cannelures.
Le mécanisme d’embrayage20est commandé par un actionneur d’embrayage (non représenté) intégré à la boîte de vitesses18. Le mécanisme d’embrayage20est du type mono-disque fonctionnant dans un environnement à sec.
La boîte de vitesses18, logée à l’intérieur d’une cavité19d’un carter de transmission24, comporte un arbre intermédiaire26auquel sont solidarisées en rotation des roues dentées intermédiaires28,30,32,34,36. Deux roues dentées primaires38,40coaxiales avec l’arbre primaire12, forment chacune un train d’engrenage avec une roue dentée correspondante28, respectivement30, parmi les roues dentées intermédiaires. Les engrènements des trains d’engrenages38,28et40,30entre roues dentées primaires38,40et les roues dentées intermédiaires correspondantes28,30sont permanents. Un double synchroniseur41à trois positions permet d’accoupler l’une ou l’autre des roues dentées primaires38,40à l’arbre primaire12, et offre une position neutre dans laquelle aucune des roues dentées primaires38,40n’est accouplée à l’arbre primaire12.
Des roues dentées secondaires42,44,46, coaxiales avec l’arbre secondaire16, forment également chacune un train d’engrenage avec une roue dentée correspondante32,34,36, respectivement, parmi les roues dentées intermédiaires, l’un des trains d’engrenage étant inverseur et comportant une roue intermédiaire48pour réaliser un rapport de marche arrière. Les engrènements des trains d’engrenages formés par les roues dentées secondaires42,44,46et les roues dentées intermédiaires correspondantes32,34,36sont permanents. Un accouplement à crabot à trois positions sans synchroniseurs50, positionné entre deux des roues secondaires44,46, permet soit d’accoupler à l’arbre secondaire16l’une ou l’autre des deux roues secondaires associées44,46, soit, dans une position neutre intermédiaire, de maintenir les roues dentées secondaires associées44,46découplé de l’arbre secondaire16.
Dans ce mode de réalisation, l’axe de révolution100de l’arbre primaire1 2est aligné avec l’axe de révolution200avec l’arbre secondaire1 6, ce qui permet d’utiliser la roue dentée primaire d’extrémité40alternativement comme roue primaire, associée à l’arbre primaire12par le synchroniseur41, ou comme roue secondaire associée à l’arbre secondaire16. À cet effet, un accouplement à crabot52à trois positions sans synchroniseurs, positionné entre la roue primaire d’extrémité40et la roue secondaire42, permet d’accoupler à l’arbre secondaire16soit la roue primaire d’extrémité40soit la roue secondaire42, et permet également, dans une position neutre intermédiaire, de maintenir la roue primaire d’extrémité40et la roue secondaire42découplées de l’arbre secondaire16.
On établit ainsi une boîte de vitesses18à six rapports de marche avant et potentiellement deux rapports de marche arrière, que l’on peut le cas échéant coupler en sortie d’arbre secondaire16à un train épicycloïdal (non illustré) afin d’obtenir une boîte de vitesse à douze rapports.
De façon remarquable, l’ensemble de transmission hybride10est équipé d’un module motorisé5comportant une machine électrique réversible56d’entraînement et de ralentissement de l’arbre intermédiaire26, dont le rotor tourne autour d’un axe de révolution300, et un mécanisme d’accouplement et de désaccouplement58de la machine électrique réversible56à l’arbre intermédiaire26, comportant un organe d’accouplement60lié cinématiquement à la machine électrique réversible56par un réducteur de vitesse62, par exemple un train d’engrenages réducteur62, et un organe d’accouplement64lié cinématiquement à l’arbre intermédiaire26, en l’occurrence solidaire en rotation de l’arbre intermédiaire, par l’intermédiaire d’une interface de liaison164, qui peut par exemple être constituée par un tronçon d’arbre cannelé ou un manchon cannelé.
Selon le premier mode de réalisation, la machine électrique réversible56est alimentée à une tension nominale de 48 volts, avec un rapport de réduction entre la sortie du rotor de la machine électrique et le mécanisme d’accouplement compris entre 4 et 6, suivant que l’on souhaite privilégier un couple élevé ou une vitesse de rotation élevée. Le couple disponible pour ralentir l’arbre intermédiaire26peut être compris entre 200 et 350 Nm, correspondant à des valeurs bien supérieures à la valeur de couple associée au dispositif de freinage conventionnel. L’association d’une machine électrique réversible alimentée à une tension nominale de 48 volts avec un disque d’embrayage à friction21possédant un moment d’inertieIselon l’axeXsupérieur à une valeur de seuil, par exemple supérieur à 0,18 Kg.m², permet de récupérer plus d’énergie lors de chaque changement à un rapport de vitesse supérieur.
La illustre un disque d’embrayage à friction21intégrant un dispositif d’amortissement vibratoire22selon le premier mode de réalisation de l’invention.
Le disque d’embrayage à friction21d’axe de rotationXcomprend un dispositif d’amortissement vibratoire22dans lequel on retrouve un voile de transmission de couple2 1 3, des éléments de guidage2 1 4et des ressorts hélicoïdaux de compression2 1 5. Le disque d’embrayage à friction illustre dans le cas présent une architecture dites « symétrique » et comprend un disque de friction2 1 6rapporté sur le voile de transmission de couple2 1 3. Le disque de friction2 1 6est équipé de garnitures de frottement réparties sur la périphérie du voile de transmission de couple2 1 3selon l’axeXet aptes à frotter sur un plateau de pression d’un mécanisme d’embrayage20. Les deux éléments de guidage2 1 4, autrement appelés rondelles de guidage2 1 4, sont disposées de part et d’autre du voile de transmission de couple2 1 3en emprisonnant dans des logements intercalaires2 1 9les ressorts hélicoïdaux de compression2 1 5. Les logements intercalaires2 1 9sont des évidements aménagés et répartis angulairement sur le voile de transmission de couple2 1 3et les rondelles de guidage2 1 4.
Un mécanisme d’embrayage20fixé sur le volant moteur (non représenté) applique un effort de serrage sur le disque d’embrayage à friction21de manière à transmettre le couple produit par le moteur en direction de la boîte de vitesses.
Le couple moteur entre dans le disque d’embrayage à friction par l’intermédiaire du disque de friction2 1 6et ressort par l’intermédiaire d’un moyen central disposé entre les deux rondelles de guidage2 1 4. Le moyeu central est raccordé aux rondelles de guidage2 1 4par des rivets. Le moyeu central est en prise avec un pré-amortisseur, notamment par l’intermédiaire d’un moyeu de sortie de couple2 1 7. Le moyeu de sortie de couple2 1 7est monté sur l’arbre primaire12de la boîte de vitesses18et transmet le couple moteur par des cannelures formées sur son alésage intérieur.
Les parties coaxiales2 1 3et2 1 4sont montées rotatives l'une par rapport à l'autre à l'encontre de moyens élastiques d’amortissement comportant, ici, des ressorts hélicoïdaux de compression2 1 5disposés sur un diamètre d’implantationDi. Le diamètre d’implantationDicaractérise la position radiale de l’axe d’enroulement du ressort hélicoïdal de compression2 1 5par rapport à l’axe de rotationX. Le disque d’embrayage à friction21possédant un moment d’inertieIselon l’axeXsupérieur à une valeur de seuil, par exemple supérieur à 0,18 Kg.m², permet d’augmenter la capacité de transmission de couple. L’augmentation du diamètre d’implantationDipermet également d’augmenter la longueur libre du ressort2 1 5et la longueur des évidements2 1 9, ce qui présente l’avantage de réduire la raideur globale du dispositif d’amortissement vibratoire22.
Dans l’exemple du mode de réalisation de la , les ressorts hélicoïdaux de compression2 1 5appuient sur les parties coaxiales2 1 3et2 1 4à l’aide de moyens d’interfaçage. Les moyens d'interfaçage comprennent des sièges de ressort2 1 8placés aux extrémités des ressorts2 1 5, d'une part, et, d'autre part, des évidements2 1 9formés dans les éléments de guidage2 1 4et dans le voile de transmission de couple2 1 3. Les sièges de ressort2 1 5sont aptes à coopérer avec les évidements219formés dans les éléments de guidage2 1 4et/ou le voile de transmission de couple2 1 3selon une liaison pivot.
La illustre un exemple de réalisation du module motorisé5 réalisé sous une forme de module unitaire apte à être intégré au sein de l’ensemble de transmission hybride10. Le module motorisé5comporte en outre un carter155de logement du réducteur de vitesses62et du mécanisme d'accouplement et de désaccouplement58. Dans cet exemple, la machine électrique réversible56est fixée au carter155. La machine électrique réversible56a un axe de révolution parallèle à l’axe de révolution de l'interface de liaison164et distant de l'axe de révolution de l'interface de liaison164. L’interface de liaison164est un arbre cylindrique muni d'une clavette.
Comme illustré sur la , le train d’engrenages réducteur62permet également de lier cinématiquement la machine électrique réversible à un organe de prise de force65, destinée à permettre un accouplement d’un ou plusieurs accessoires du véhicule, par exemple un treuil, une pompe ou un outil. L’organe de prise de force65peut être par exemple un arbre de transmission comprenant une interface externe de raccordement, par exemple une cannelure. L’axe de révolution de l’organe de prise de force65et celui de l’interface de liaison164sont de préférence alignés. Certains au moins des éléments du module motorisé5peuvent être logés dans un carter de module155, notamment le mécanisme d’accouplement et de désaccouplement58, le train d’engrenages réducteur62, le cas échéant l’interface de liaison, l’organe de prise de force65et la machine électrique réversible56. Cette dernière peut être alternativement, comme illustré sur la , disposée à l’extérieur du carter de module155, le cas échéant fixée au carter de module155.
Dans un mode de réalisation non illustré, l’ensemble de transmission hybride10d’entrainement de véhicule peut en outre être équipé, de façon optionnelle, d’un deuxième module motorisé6comportant une deuxième machine électrique réversible66d’entraînement et de ralentissement de l’arbre intermédiaire26, dont le rotor tourne autour d’un axe de révolution, et un mécanisme d’accouplement et de désaccouplement68de la deuxième machine électrique réversible66à l’arbre intermédiaire26, comportant un organe d’accouplement70lié cinématiquement à la deuxième machine électrique réversible66par un train d’engrenage réducteur72, et un organe d’accouplement74lié cinématiquement à l’arbre intermédiaire26, en l’occurrence solidaire au moins en rotation de l’arbre intermédiaire26, par l’intermédiaire d’une deuxième interface de liaison174. La deuxième machine électrique réversible66est utilisée ici pour augmenter la puissance électrique disponible pour l’entraînement ou le ralentissement de l’arbre intermédiaire26, ce qui permet d’utiliser le cas échéant deux machines électriques56,66de petites dimensions ayant un encombrement radial moins important qu’une machine électrique unique de puissance équivalente. Le couple disponible pour ralentir l’arbre intermédiaire26peut être ainsi augmenté.
Comme illustré sur la , le module motorisé5est disposé de préférence à l’extérieur de la cavité principale19du carter24de boîte de vitesses, ce qui permet de proposer ce sous-ensemble comme équipement optionnel sur une boîte de vitesses conventionnelle. L’axe de révolution300de la machine électrique réversible56peut le cas échéant être aligné, et est de préférence parallèle aux axes de révolution100,200de l’arbre primaire12et de l’arbre secondaire16. L’axe de révolution300de la machine électrique réversible56est à distance de l’axe de révolution de l’arbre intermédiaire.
Une unité de commande76permet de commander la machine électrique réversible56et son mécanisme d’accouplement et de désaccouplement58, ainsi que, le cas échéant, la deuxième machine électrique réversible66et son mécanisme d’accouplement et de désaccouplement. À cette unité de commande sont connectés des capteurs78,80pour mesurer la vitesse de révolution de l’arbre intermédiaire26et pour mesurer une vitesse de révolution caractéristique de la machine électrique réversible56, qui peut être une vitesse de l’arbre de sortie de la machine électrique réversible56ou une vitesse de révolution d’un élément du train réducteur associé62. Cette unité de commande76peut être intégrée à une commande robotisée de la boîte de vitesses18qui commande l’ouverture et la fermeture des synchroniseurs41, des mécanismes à crabot50,52, et le cas échéant du mécanisme d’embrayage2 0, pour répondre à une consigne de couple ou de vitesse.
La machine électrique réversible56permet d’envisager plusieurs modes de fonctionnement.
Une première utilisation vise les phases transitoires de changement de rapport de vitesse de la boîte de vitesses18. Durant ces phases transitoires, la machine électrique réversible56 permet d’adapter la vitesse de révolution de l’arbre intermédiaire aux besoins de synchronisation lors des commutations des mécanismes à crabot50,52ou des synchroniseurs41, la ou les machines électriques pouvant être utilisées alternativement comme moteur électrique pour augmenter la vitesse de révolution de l’arbre intermédiaire26ou comme frein électrodynamique pour diminuer cette vitesse. Cette adaptation de la vitesse de l’arbre intermédiaire26permet de réduire les temps de crabotage ou de synchronisation, sans avoir recours à un dispositif de freinage conventionnel, autrement appelé frein de boite.
On va maintenant décrire, dans le cadre d’un ensemble de transmission hybride10comprenant des mécanismes à crabot50,52la phase transitoire de changement à un rapport de vitesse supérieur. Les mécanismes à crabot ou autrement appelés crabots50,52sont disposés entre les roues dentées secondaires42,44et l’arbre secondaire16. Le mécanisme d’embrayage20de la boîte de vitesses18est commandé par un actionneur d’embrayage robotisé afin d’accélérer les changements de rapport de vitesse. L’actionneur d’embrayage est piloté par l’unité de commande76.
La illustre le comportement des différents organes du sous-ensemble hybride et du véhicule pendant cette phase transitoire de changement à un rapport de vitesse supérieur. Sur cette figure, la courbe8 3illustre la vitesse de rotation du moteur thermique14, la courbe8 4illustre l’état ouvert ou fermé de l’embrayage20, la courbe8 5illustre la position neutre ou en prise de la boîte de vitesses18, la courbe8 6illustre l’état d’activation de la machine électrique réversible56.
Par ailleurs, sur cette , une première phase8 7illustre une phase de roulage du véhicule comprise entre l’instant t0 et t1 dans laquelle on amorce l’ouverture du mécanisme d’embrayage20, l’ouverture complète étant achevée à l’instant t3. Entre t2 et t3, la boîte de vitesses18passe de la position en prise vers la position neutre en désengageant le crabot50. Pour préparer l’engagement du crabot52, on mesure la vitesse de rotation relative entre l’arbre secondaire16et la roue dentée secondaire associée42par utilisation des différents capteurs de vitesse présents dans la boite de transmission. Une seconde phase8 8illustre une phase de roulage du véhicule comprise entre t3 et t4 dans laquelle la machine électrique réversible56est activée pour ralentir l’arbre intermédiaire26du sous-ensemble hybride. Dans cette phase8 8, la vitesse de rotation de l’arbre intermédiaire26est ralentie de manière à synchroniser les vitesses de rotation de la roue dentée secondaire42et de l’arbre secondaire16. Entre t4 et t5, le crabot52est engagé pour accoupler l’arbre secondaire16à la roue dentée secondaire associée42lorsque leurs vitesses de rotation sont synchronisées. Egalement, entre t4 et t5, on amorce la fermeture de l’embrayage20. Une troisième phase8 9illustre une phase de roulage du véhicule comprise entre t5 et t6 dans laquelle le mécanisme d’embrayage20se ferme jusqu’à l’achèvement du changement à un rapport de vitesse supérieur.
Grace à la machine électrique réversible56, il est possible de réduire les temps de crabotage, sans avoir recours à un frein de boîte. L’arbre intermédiaire26est ralenti jusqu’à ce que la vitesse de rotation de la roue dentée secondaire42se synchronise avec la vitesse de rotation de l’arbre secondaire16. La capacité de récupération d’énergie est améliorée par l’utilisation d’un disque d’embrayage à friction possédant un moment d’inertieIselon l’axeXsupérieur à 0,18 Kg.m².
Toutefois, la capacité de ralentissement de la machine électrique réversible56alimentée à une tension nominale de 48 volts reste limitée et impose de limiter le moment d’inertieIdu disque d’embrayage à friction21. Pour garantir le fonctionnement de l’ensemble de transmission hybride10sur l’ensemble des phases d’utilisation du véhicule, le disque d’embrayage à friction21possède un moment d’inertieIselon l’axeXinférieur à une valeur de 0,4 Kg.m².
On va maintenant décrire, dans le cadre d’un ensemble de transmission hybride10selon l’invention, la phase transitoire de changement à un rapport de vitesse inférieur.
La illustre le comportement des différents organes du sous-ensemble hybride et du véhicule pendant cette phase transitoire. Sur cette figure, la courbe9 3illustre la vitesse de rotation du moteur thermique14, la courbe9 4illustre l’état ouvert ou fermé du mécanisme d’embrayage20, la courbe9 5illustre la position neutre ou en prise de la boîte de vitesses18, la courbe9 6illustre l’état d’activation de la machine électrique réversible56.
Par ailleurs, sur cette figure, une première phase9 7illustre une phase de roulage du véhicule comprise entre l’instant t0 et t1 dans laquelle on amorce l’ouverture du mécanisme d’embrayage20, l’ouverture complète étant achevée à l’instant t2. Entre t2 et t3, la boîte de vitesses18passe de la position en prise vers la position neutre en désengageant le crabot52. Pour préparer l’engagement du crabot50, on mesure la vitesse de rotation relative entre l’arbre secondaire16et la roue dentée secondaire associée44par utilisation des différents capteurs de vitesse présents dans la boite de transmission. Une seconde phase9 8illustre une phase de roulage du véhicule comprise entre t3 et t4 dans laquelle la machine électrique réversible56est activée pour entrainer et accélérer l’arbre intermédiaire26du sous-ensemble hybride de manière à synchroniser les vitesses de rotation de la roue dentée secondaire44et de l’arbre secondaire16. Entre t4 et t5, le crabot50est engagé pour accoupler l’arbre secondaire16à la roue dentée secondaire associée44lorsque les vitesses de rotation de la roue dentée secondaire et de l’arbre secondaire sont synchronisées. Egalement, entre t4 et t5, on amorce la fermeture du mécanisme d’embrayage20. Une troisième phase9 9illustre une phase de roulage du véhicule comprise entre t5 et t6 dans laquelle le mécanisme d’embrayage20se ferme jusqu’à l’achèvement du changement à un rapport de vitesse inférieur.
Grace à la machine électrique réversible56, il est possible de réduire les temps de crabotage, sans avoir recours au double débrayage. L’arbre intermédiaire26est entrainé et accéléré jusqu’à ce que la vitesse de rotation de la roue dentée secondaire44se synchronise avec la vitesse de rotation de l’arbre secondaire16.
Or des phases transitoires, lorsqu’un rapport de vitesse est engagé, la machine électrique56peut être utilisée en générateur de courant, pour recharger une batterie du véhicule, ou pour moduler le ralentissement de la chaîne cinématique de transmission lorsque le moteur thermique principal14du véhicule entre dans un régime de frein moteur. Toujours lorsqu’un rapport de vitesse est engagé, la machine électrique56alimentée par une batterie du véhicule, peut être utilisée en moteur pour un apport de puissance supplémentaire pour la traction du véhicule.
Une utilisation de la machine électrique56pour une traction purement électrique du véhicule peut également être envisagée en ouvrant le mécanisme d’embrayage20ou les synchroniseurs41pour découpler le moteur principal14ou l’arbre primaire12, tout en conservant l’un des mécanismes à crabots50,52engagé.
Le mécanisme d’accouplement et de désaccouplement58est utilisé pour interrompre la liaison entre l’arbre intermédiaire26et la machine électrique56lorsque cette dernière n’est pas utile, de manière à limiter le couple de traînée de la machine électriques56et à réduire la consommation de carburant. Ils permettent également d’envisager plusieurs modes de fonctionnement de l’organe de prise de force65, notamment à l’arrêt du véhicule.
En ouvrant le mécanisme d’accouplement58, on isole de l’arbre intermédiaire26le sous-ensemble constitué par la machine électrique réversible56, son train d’engrenage réducteur62et l’organe de prise de force65, ce qui permet d’entraîner l’organe de prise de force65à l’aide de la machine électrique réversible56utilisée en moteur, indépendamment de la boîte de vitesses18et du moteur principal14du véhicule Dans ce mode de fonctionnement, la machine électrique réversible56peut être alimentée à partir d’une source d’énergie fournie par des batteries du véhicule ou, dans l’hypothèse où le véhicule est à l’arrêt, d’une source d’énergie électrique externe à laquelle le véhicule est branché. Ce mode de fonctionnement trouvera une application notamment lorsque le moteur principal14est à l’arrêt, par exemple parce que l’on souhaite entraîner l’organe de prise de force65dans un environnement où l’on souhaite éviter les émissions polluantes du moteur principal du véhicule. Il pourra également trouver application alors que le moteur principal14tourne, mais que l’on souhaite entraîner la prise de force à une vitesse indépendante de la vitesse de l’arbre intermédiaire26, que le véhicule soit à l’arrêt ou en mouvement. On peut d’ailleurs envisager que le capteur80permette non seulement une mesure de vitesse, mais également une mesure d’un angle de rotation, relatif ou absolu, de sorte que l’on peut envisager d’entraîner l’organe de prise de force65suivant une consigne de déplacement angulaire ou de position angulaire.
En fermant le mécanisme d’accouplement58de la machine électrique réversible, on peut utiliser le moteur principal14du véhicule, le cas échéant conjointement avec la machine électrique réversible56, pour entraîner l’organe de prise de force65.
Dans le mode de réalisation illustré sur la , le mécanisme d’accouplement et de désaccouplement58de la machine électrique réversible56a été illustré par un synchroniseur. On peut alternativement envisager que ce mécanisme soit sans synchroniseurs, par exemple un mécanisme à crabot. Pour ce faire, on peut avantageusement prévoir que l’unité de commande76soit apte, dans un état de désaccouplement du mécanisme d’accouplement et de désaccouplement58, à commander chaque machine électrique réversible56de façon que la vitesse de rotation relative entre l’organe d’accouplement60lié cinématiquement la machine électrique réversible56et l’organe d’accouplement64lié cinématiquement à l’arbre intermédiaire26réalise à une condition prédéterminée, et, lorsque la condition prédéterminée est réalisée, à commander un accouplement du mécanisme d’accouplement et de désaccouplement58. La condition peut être par exemple une condition de passage de la vitesse différentielle sous un seuil donné (qui en pratique sera très faible).
La illustre un deuxième mode de réalisation de l’invention dans lequel le disque d’embrayage à friction21comprend un amortisseur à masses pendulaires220lié cinématiquement avec les roues dentées primaires38,40par l’intermédiaire du moyeu de sortie de couple217du dispositif d’amortissement vibratoire22.
De manière comparable au premier mode de réalisation, le disque d’embrayage à friction21d’axe de rotationXcomprend un dispositif d’amortissement vibratoire22dans lequel on retrouve un voile de transmission de couple213, des éléments de guidage214et des ressorts hélicoïdaux de compression215. Les deux éléments de guidage214, autrement appelés rondelles de guidage214, sont disposées de part et d’autre du voile de transmission de couple213en emprisonnant dans des logements intercalaires219les ressorts hélicoïdaux de compression215. Les logements intercalaires219sont des évidements aménagés et répartis angulairement sur le voile de transmission de couple213et les rondelles de guidage214.
L’amortisseur à masses pendulaires220comporte un support221lié en rotation directement avec le moyeu de sortie de couple217et des masses pendulaires222dont le déplacement par rapport au support221est guidé par un organe de roulement223, ledit support étant coaxial à l’axe de rotationX. En réaction aux irrégularités de rotation du moteur à explosions, les masses pendulaires222se déplacent de manière à ce que le centre de gravité de chacune des masses oscille autour d’un axe sensiblement parallèle à l’axe de rotationXde l’arbre primaire12.
Comme illustré sur la , les masses pendulaires sont disposées radialement sur un diamètre égal au diamètre d’implantationDides ressorts hélicoïdaux de compression215. Le diamètre d’implantationDicaractérise la position radiale de l’axe d’enroulement du ressort hélicoïdal de compression215par rapport à l’axe de rotationX. Le disque d’embrayage à friction21possédant un moment d’inertieIselon l’axeXsupérieur à une valeur de seuil, par exemple supérieur à 0,18 Kg.m², permet d’augmenter la capacité de filtration du disque d’embrayage à friction. L’augmentation du diamètre d’implantation des ressorts permet d’augmenter l’espace disponible pour l’amortisseur à masses pendulaires.
Dans un autre mode de réalisation, la machine électrique réversible peut être alimentée à une tension nominale entre 300 Volts et 800 Volts. Le couple disponible pour ralentir l’arbre intermédiaire26peut atteindre des valeurs bien supérieures à la valeur de couple associée au dispositif de freinage conventionnel. L’association d’une machine électrique réversible alimentée à une tension nominale entre 300 Volts et 800 Volts avec un disque d’embrayage à friction21possédant un moment d’inertieIselon l’axeXsupérieur à une valeur de seuil, par exemple supérieur à 0,18 Kg.m², permet de récupérer plus d’énergie lors de chaque changement à un rapport de vitesse supérieur.
Naturellement, les exemples représentés sur les figures et discutés ci-dessus ne sont donnés qu'à titre illustratif et non limitatif. Il est explicitement prévu que l'on puisse combiner entre eux les différents modes de réalisation illustrés pour en proposer d'autres.
Comme indiqué précédemment, la deuxième machine électrique réversible est optionnelle dans tous les modes de réalisation. Le train d’engrenage réducteur peut être remplacé par tout autre mécanisme réducteur, notamment un train épicycloïdal, ou un mécanisme réducteur à courroie ou à chaîne. Les organes d’entrée et de sortie du mécanisme réducteur peuvent être coaxiaux, parallèle ou suivant une autre orientation. L’axe de révolution du rotor de la première machine électrique peut être coaxial avec l’axe de révolution de l’arbre intermédiaire, ou parallèle et à distance de l’axe de révolution de l’arbre intermédiaire ou suivant une autre orientation. La machine électrique réversible56est de préférence positionnée en dehors du carter24de la boîte de vitesses, mais le réducteur de vitesse62peut être disposé à l’intérieur ou à l’extérieur de la cavité principale19du carter24.
Dans le cas d’une intégration complète du module motorisé au sein de la boite de vitesses, l’interface de liaison164peut être intégrée directement à l’arbre intermédiaire26, les deux composants ne formant alors qu’une seule pièce.
A titre d’exemple, le mécanisme d’embrayage peut être du type bi-disque fonctionnant dans un environnement à sec et être associé à un premier disque d’embrayage à friction et un deuxième disque d’embrayage à friction.

Claims (16)

  1. Ensemble de transmission hybride (10) d’entraînement d’un véhicule, comportant :
    • un mécanisme d’embrayage (20) destiné à être entraîné par un moteur principal (14) du véhicule;
    • un disque d’embrayage à friction (21) d’axe de rotation (X) apte à être entraîné par le moteur principal selon la position de fonctionnement embrayée ou débrayée du mécanisme d’embrayage ;
    • une boite de vitesses comprenant :
      • une ou plusieurs roues dentées primaires (38, 40) entrainées en rotation par le disque d’embrayage à friction selon l’axe (X),
      • un arbre secondaire (16) destiné à entraîner un ensemble d’une ou plusieurs roues motrices du véhicule,
      • plusieurs roues dentées secondaires (42, 44, 46) aptes être accouplées à l’arbre secondaire (16),
      • un arbre intermédiaire (26) auquel sont solidarisées en rotation des roues dentées intermédiaires (28, 30, 32, 34, 36), la ou les roues dentées primaires (38, 40) et les roues dentées secondaires (42, 44, 46) engrenant chacune de façon permanente avec une roue dentée correspondante parmi les roues dentées intermédiaires (28, 30, 32, 34, 36), et
    • un module motorisé (5) comprenant au moins une machine électrique réversible (56) d’entraînement et de ralentissement de l’arbre intermédiaire (26), une interface de liaison (164) cinématique en rotation à l’arbre intermédiaire (26) et un réducteur de vitesse (62) disposé cinématiquement entre la machine électrique réversible (56) et l’interface de liaison (164),
    caractérisé en ce que le disque d’embrayage à friction (21) possède un moment d’inertie (I) selon l’axe (X) supérieure à une valeur de seuil.
  2. Ensemble de transmission hybride (10) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moment d’inertie (I) selon l’axe (X) du disque d’embrayage à friction est supérieur à une valeur de seuil de 0,18 Kg.m².
  3. Ensemble de transmission hybride (10) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la machine électrique réversible (56) est alimentée à une tension nominale de 48 Volts et en ce que le disque d’embrayage à friction possède un moment d’inertie (I) selon l’axe (X) inférieur à une valeur de 0,4 Kg.m².
  4. Ensemble de transmission hybride (10) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce que la machine électrique réversible (56) est alimentée à une tension nominale entre 300 Volts et 800 Volts.
  5. Ensemble de transmission hybride (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le disque d’embrayage à friction (21) comprend un dispositif d’amortissement vibratoire (22) comprenant un voile de transmission de couple (213), deux éléments de guidage (214) liés en rotation, coaxiaux suivant l’axe (X) et disposés de part et d’autre dudit voile de transmission de couple (213), des ressorts hélicoïdaux de compression (215) en appui sur le voile de transmission de couple et les éléments de guidage et un moyeu de sortie de couple (217) concentrique à l’axe (X).
  6. Ensemble de transmission hybride (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que les ressorts hélicoïdaux de compression (215) du dispositif d’amortissement vibratoire (212) sont disposés dans des évidements (219) aménagées sur le voile de transmission de couple (213) et les éléments de guidage (214), le diamètre d’implantation (Di) des ressorts hélicoïdaux de compression (215) étant supérieur à une valeur de 210 millimètres.
  7. Ensemble de transmission hybride (10) selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que le disque d’embrayage à friction (21) comprend un amortisseur à masses pendulaires (220) lié cinématiquement avec la ou les roues dentées primaires (38, 40), par exemple rapporté directement ou indirectement sur le moyeu de sortie de couple (217) du dispositif d’amortissement vibratoire (22).
  8. Ensemble de transmission hybride (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l’amortisseur à masses pendulaires (220) comporte un support (221) lié en rotation directement ou indirectement avec le moyeu de sortie de couple (217) et au moins une masse pendulaire (222) dont le déplacement par rapport au support est guidé par au moins un organe de roulement (223), ledit support (221) étant coaxial à l’axe de rotation (X).
  9. Ensemble de transmission hybride (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l’au moins une masse pendulaire (222) est disposée radialement sur un diamètre égal au diamètre d’implantation (Di) des ressorts hélicoïdaux de compression (215).
  10. Ensemble de transmission hybride (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le module motorisé (5) comporte un mécanisme d’accouplement (58) comportant un premier organe d’accouplement (60) lié cinématiquement à la machine électrique réversible (56) et un deuxième organe d’accouplement (64) lié cinématiquement à l’interface de liaison (164), le mécanisme d’accouplement (58) étant apte à passer d’un état d’accouplement pour accoupler la machine électrique réversible (56) avec l’interface de liaison (164) à un état de désaccouplement pour désaccoupler la machine électrique réversible (56) de l’interface de liaison (164).
  11. Ensemble de transmission hybride (10) selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le mécanisme d’accouplement (58) est disposé cinématiquement entre le réducteur de vitesse (62) et l’interface de liaison (164).
  12. Ensemble de transmission hybride (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte en outre un organe de prise de force (65), lié cinématiquement à la machine électrique réversible (56), de préférence par l’intermédiaire du réducteur de vitesse, l’organe de prise de force (65) ayant de préférence un axe de révolution aligné avec un axe de révolution de l’interface de liaison (164).
  13. Ensemble de transmission hybride (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la machine électrique réversible (56) a un axe de révolution parallèle à un axe de révolution de l’interface de liaison (164), de préférence distant de l’axe de révolution de l’interface de liaison (164).
  14. Ensemble de transmission hybride (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte un carter de transmission (24) délimitant une cavité de logement (19) d’une ou des roues dentées primaires (38, 40), des roues dentées secondaires (42, 44, 46) et des roues dentées intermédiaires (28, 30, 32, 34, 36), la machine électrique réversible (56) étant disposée à l’extérieur de la cavité de logement (24).
  15. Ensemble de transmission hybride (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le mécanisme d’embrayage (20) apte à désaccoupler la ou les roues dentées primaires (38, 40) par rapport au moteur principal (14) du véhicule est commandé par un actionneur d’embrayage et, ledit actionneur d’embrayage étant piloté par une unité de commande (76).
  16. Ensemble de transmission hybride (10) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il comporte au moins un crabot (50, 52) positionné cinématiquement entre une des roues dentées secondaires (42, 44, 46) et l’arbre secondaire (16) et apte à accoupler l’arbre secondaire (16) à la roue secondaire dentée associée (42, 44, 46), ledit crabot (50, 52) étant engagé lorsque les vitesses de rotation de la roue dentée secondaire et de l’arbre secondaire sont synchronisées par entrainement ou ralentissement de l’arbre intermédiaire (26) grâce à l’activation de la machine électrique réversible (56).
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