FR3135023A1 - Chaîne de traction pour véhicule hybride équipé d’un train épicycloïdal et procédé de fonctionnement - Google Patents

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Abstract

Titre : Chaîne de traction pour véhicule hybride équipé d’un train épicycloïdal et procédé de fonctionnement. Chaîne de traction (1) pour véhicule hybride, comprenant au moins un moteur thermique (4), un premier moteur électrique (2), un deuxième moteur électrique (3), un train épicycloïdal (7) à trois points de rotation et une boîte de vitesses (8) comprenant au moins un arbre d’entrainement principal (5), un premier arbre (6) et un deuxième arbre (9), le deuxième arbre (9) étant lié en rotation à un premier point de rotation du train épicycloïdal (7), le moteur thermique (4) étant lié en rotation à un deuxième point de rotation du train épicycloïdal (7), caractérisé en ce que le deuxième moteur électrique (3) est lié en rotation à un troisième point de rotation du train épicycloïdal (7). Figure 1

Description

Chaîne de traction pour véhicule hybride équipé d’un train épicycloïdal et procédé de fonctionnement
La présente invention concerne le domaine des chaînes de transmission. La présente invention concerne plus particulièrement une chaîne de traction munie d’un train épicycloïdal d’un véhicule comprenant au moins un moteur thermique, un moteur électrique et une boîte de vitesses.
Les véhicules hybrides sont des véhicules aptes à assurer le transport de personnes et/ou de marchandises et équipés d’au moins un moteur thermique et d’au moins un moteur électrique aptes à assurer le déplacement du véhicule en assurant la mise en rotation des roues du véhicule.
Le moteur électrique est, dans certains véhicules hybrides, accompagné d’un deuxième moteur électrique qui peut servir de démarreur ou de générateur. Cependant, ce second moteur électrique est lié en permanence mécaniquement avec le moteur thermique, générant des pertes à vide importante et une consommation d’énergie excessive.
Dans de tels véhicules hybrides, le moteur électrique est communément alimenté en énergie électrique par une batterie et assure la mise en mouvement des roues, notamment au démarrage et jusqu’à des vitesses pouvant aller, par exemple, jusqu’à 145 km/h. Le fonctionnement du moteur électrique tient compte de la vitesse de déplacement du véhicule mais également du niveau de charge de la batterie alimentant le moteur électrique.
Lorsque le niveau de charge de la batterie destinée à alimenter en énergie le moteur électrique est faible, le moteur électrique n’est pas alimenté avec suffisamment d’énergie pour mettre en mouvement les roues du véhicule au démarrage. Dans une telle situation, le moteur thermique assure la mise en mouvement des roues du véhicule au démarrage. Une telle situation impose l’usage d’un mécanisme d’embrayage permettant une passage progressif du couple provenant du moteur thermique afin de mettre en mouvement les roues du véhicule au démarrage. Un inconvénient de cette technologie est que le mécanisme d’embrayage est une pièce couteuse. Un autre inconvénient réside dans le fait que ce mécanisme d’embrayage s’use. Il faut donc assurer son remplacement.
La présente invention se propose de pallier les inconvénients de l’art antérieur exposé ci-dessus en proposant une chaîne de traction pour véhicule hybride, la chaîne de traction comprenant au moins un moteur thermique, un premier moteur électrique, un deuxième moteur électrique participant ensemble ou individuellement à l’entraînement du véhicule hybride, la chaîne de traction comprenant un train épicycloïdal à trois points de rotation et une boîte de vitesses comprenant au moins un arbre d’entrainement principal, un premier arbre et un deuxième arbre, la boîte de vitesses étant configurée pour transmettre un couple du moteur thermique ou du premier moteur électrique au premier arbre, le deuxième arbre étant lié en rotation à un premier point de rotation du train épicycloïdal, le moteur thermique étant lié en rotation à un deuxième point de rotation du train épicycloïdal, caractérisé en ce que le deuxième moteur électrique est lié en rotation à un troisième point de rotation du train épicycloïdal.
La présente invention intervient sur un véhicule hybride équipé d’une double motorisation. Il convient de noter que l’on entend par véhicule hybride un véhicule équipé d’au moins un moteur électrique et d’un moteur thermique participant à mettre en mouvement le véhicule. Le moteur électrique et le moteur thermique fournissent un couple permettant d’entraîner en rotation les roues du véhicule et ainsi de mettre ledit véhicule hybride en mouvement. Il convient également de noter que l’on entend par couple l’ensemble des forces généré par le premier moteur électrique, le deuxième moteur électrique ou le moteur thermique permettant d’entraîner en rotation un arbre ou un pignon d’un arbre ou encore un élément du train épicycloïdal.
Le train épicycloïdal est un train épicycloïdal à au moins deux points de rotation, le troisième point pouvant être un point de rotation ou un point de blocage de la rotation. On entend par deux points de rotation le fait que chaque point d’entrée ou de sortie du train épicycloïdal est entraîné en rotation. Dans un exemple, aucun des points de rotation du train épicycloïdal n’est bloqué en rotation par contact avec un bâti du véhicule hybride. Dans une alternative, un des points est bloqué en rotation en le reliant à un organe de blocage réversible de type frein ou crabot, un tel organe de blocage pouvant dans une première situation autoriser la rotation du point concerné ou dans une seconde situation interdire la rotation du point concerné.
Selon une caractéristique de l’invention, le train épicycloïdal comprend une couronne, un porte-satellites et un planétaire, le deuxième arbre étant lié en rotation à la couronne du train épicycloïdal, le moteur thermique est lié en rotation au porte-satellites du train épicycloïdal et le deuxième moteur électrique est lié en rotation au planétaire du train épicycloïdal. Le deuxième arbre mentionné ici est un arbre primaire de la boîte de vitesses. Il convient de noter que l’on entend par lié en rotation le fait que le mouvement rotatif d’un élément est transmis à l’autre élément auquel il est lié en rotation. On comprend qu’un mouvement rotatif de la couronne est transmis au deuxième arbre, qu’un mouvement rotatif généré par le moteur thermique est transmis au porte-satellites et qu’un mouvement rotatif généré par le deuxième moteur électrique est transmis au planétaire du train épicycloïdal.
Selon une autre caractéristique de l’invention, le deuxième arbre et l’arbre d’entraînement principal sont concentriques. Cette caractéristique permet de réduire l’encombrement de la boîte de vitesses et ainsi de limiter l’espace occupé par la chaîne de traction.
Selon une caractéristique de l’invention, le deuxième arbre, l’arbre d’entraînement et le porte-satellites sont concentriques. On comprend de cette caractéristique que les axes du deuxième arbre, de l’arbre d’entraînement principal et du porte-satellites sont coaxiaux.
Selon une autre caractéristique de l’invention, le deuxième moteur électrique est à vitesse de rotation variable. Cette vitesse de rotation variable permet de contrôler avec précision le couple fournit par le deuxième moteur électrique afin de fournir un couple résistif au couple généré par le moteur thermique, pour permettre au moteur thermique de mettre le véhicule hybride en mouvement lorsque celui-ci est à l’arrêt.
Selon une caractéristique de l’invention, le moteur thermique impose un premier couple sur le porte-satellites, le deuxième moteur électrique impose un deuxième couple sur le planétaire, le deuxième arbre étant entraîné en rotation selon un troisième couple qui est fonction du premier couple et du deuxième couple.
Selon une autre caractéristique de l’invention, le planétaire est entraîné en rotation selon un sens de rotation inverse au sens de rotation du porte-satellite. Dans un mode de fonctionnement dans lequel le moteur thermique assure la mise en mouvement du véhicule hybride lorsque ce dernier est à l’arrêt, le planétaire est entraîné en rotation selon un sens de rotation inverse au sens de rotation du porte-satellites de sorte à imposer un couple résistif au couple d’entraînement généré par le moteur thermique.
Selon une caractéristique de l’invention, le premier arbre est configuré pour entraîner en rotation des roues du véhicule hybride.
Selon une autre caractéristique de l’invention, le moteur thermique entraîne le porte-satellites en rotation selon le premier couple, le deuxième moteur électrique générant sur le planétaire un couple résistif qui s’oppose au premier couple de sorte à augmenter progressivement la vitesse de rotation du premier arbre.
Selon une caractéristique de l’invention, le deuxième moteur électrique est configuré pour recharger au moins un élément électrique, notamment un élément de stockage d’énergie électrique tel qu’une batterie du véhicule hybride, lorsque l’arbre d’entraînement principal entraîne le deuxième arbre en rotation.
Selon une autre caractéristique de l’invention, la boîte de vitesses comprend un troisième arbre qui relie en rotation le deuxième moteur électrique au train épicycloïdal.
Selon une caractéristique de l’invention, le troisième arbre est lié en rotation au planétaire du train épicycloïdal.
L’invention porte également sur un véhicule hybride comprenant une chaîne de traction conforme à l’une quelconque des caractéristiques précédentes.
L’invention porte également sur un procédé de mise en œuvre d’une chaîne de traction, le procédé de mise en œuvre comprenant au moins :
- un premier mode de fonctionnement dans lequel un couple fourni aux roues est délivré par le premier moteur électrique ;
- un deuxième mode de fonctionnement dans lequel le couple fournit aux roues est délivré par le moteur thermique ;
- un troisième mode de fonctionnement qui consiste en une mise en mouvement du véhicule, au cours duquel le moteur thermique génère le premier couple qui transite via le train épicycloïdal et le deuxième moteur électrique génère un deuxième couple résistif variable qui transite via le train épicycloïdal de sorte à mettre en mouvement le véhicule.
Le troisième mode de fonctionnement débute quand le véhicule hybride est à l’arrêt, c’est-à-dire que les roues du véhicule ne sont pas entraînées en rotation. C’est donc le moteur thermique combiné au deuxième moteur électrique via le train épicycloïdal qui met en mouvement le véhicule hybride. Un fois le véhicule mis en mouvement et à partir d’une vitesse de déplacement donnée du véhicule, le procédé de mise en œuvre de la chaîne de traction applique le premier mode de fonctionnement et/ou le deuxième mode de fonctionnement.
D’autres caractéristiques, détails et avantages de l’invention ressortiront plus clairement à la lecture de la description qui suit d’une part, et de plusieurs exemples de réalisation donnés à titre indicatif et non limitatif en référence aux dessins schématiques annexés d’autre part, sur lesquels :
illustre schématiquement une chaîne de traction selon l’invention lorsque le véhicule est au point mort ;
illustre schématiquement la chaîne de traction de la selon le troisième mode de fonctionnement, lorsque le moteur thermique est utilisé pour générer le premier couple et le deuxième moteur électrique génère un couple résistif permettant de mettre le véhicule en mouvement lorsque le véhicule est initialement à l’arrêt ;
illustre schématiquement la chaîne de traction de la , selon le premier mode de fonctionnement dans lequel le véhicule est mis en mouvement par le premier moteur électrique ;
illustre schématiquement la chaîne de traction selon un mode de fonctionnement dans lequel le premier moteur électrique et le deuxième moteur électrique mettent le véhicule en mouvement ;
illustre schématiquement la chaîne de traction selon le deuxième mode de fonctionnement dans lequel le moteur thermique assure le déplacement du véhicule et dans lequel le premier moteur électrique et le deuxième moteur électrique recharge simultanément un élément de stockage d’énergie électrique ;
illustre schématiquement la chaîne de traction selon un mode de fonctionnement dans lequel le moteur thermique et le premier moteur électrique mettent conjointement le véhicule en mouvement et dans lequel le deuxième moteur électrique recharge un élément de stockage d’énergie électrique ;
illustre schématiquement la chaîne de traction selon une variante de l’invention lorsque le véhicule est au point mort ;
illustre schématiquement la chaîne de traction de la , selon un mode de fonctionnement dans lequel le premier moteur électrique, le deuxième moteur électrique et le moteur thermique délivrent un couple qui met le véhicule en mouvement.
Les caractéristiques, les variantes et les différentes formes de réalisation de l’invention peuvent être associées les unes avec les autres, selon diverses combinaisons, dans la mesure où elles ne sont pas incompatibles ou exclusives les unes des autres. On pourra notamment imaginer des variantes de l’invention ne comprenant qu’une sélection de caractéristiques décrites par la suite de manière isolées des autres caractéristiques décrites, si cette sélection de caractéristiques est suffisante pour conférer un avantage technique ou pour différencier l’invention par rapport à l’état de la technique.
Par ailleurs, il convient de noter qu’en référence aux différents couples décrits dans la description suivante, le premier couple C1 correspond au couple générer par le moteur thermique et est schématiquement représenté par un trait mixte à deux tirets, le deuxième couple C2 correspond au couple généré par le deuxième moteur électrique et est schématiquement représenté par un trait interrompu court, le troisième couple C3 correspond au couple résultant du premier couple C1 et du deuxième couple C2 et est schématiquement représenté par un trait mixte à un tiret, et le quatrième couple C4 correspond au couple généré par le premier moteur électrique et est schématiquement représenté par un trait interrompu long. Il convient également de noter que chaque couple s’exprime en Newton mètre.
Le deuxième couple C2 peut être un couple résistif au premier couple C1, c’est-à-dire qui s’oppose au couple généré par le moteur thermique au sein du train épicycloïdal.
La illustre une chaîne de traction 1 d’un véhicule hybride comprenant un premier moteur électrique 2, un deuxième moteur électrique 3, un moteur thermique 4, un train épicycloïdal 7 et une boîte de vitesses 8. La boîte de vitesses 8 comprend un arbre d’entraînement principal 5, un premier arbre 6 et un deuxième arbre 9.
Le premier moteur électrique 2 est lié en rotation à un arbre d’entraînement principal 5. Il convient de noter que, dans le cas présent, le premier moteur électrique 2 et l’arbre d’entraînement principal 5 sont liés en rotation de telle sorte que le couple généré par le premier moteur électrique 2 est transmis à l’arbre d’entraînement principal 5. Le premier moteur électrique 2 est alimenté en énergie par un élément de stockage d’énergie électrique, par exemple une ou plusieurs batteries, non représentées ici, et fournit un couple variable à l’arbre d’entraînement principal 5 selon la demande de l’utilisateur du véhicule.
L’arbre d’entraînement principal 5 comprend un premier pignon fixe 51 et un deuxième pignon fixe 52 chacun solidaire de l’arbre d’entraînement principal 5. Il convient de noter que l’on entend par « fixe », en lien avec le premier pignon fixe 51 et le deuxième pignon fixe 52 mais aussi pour l’ensemble des pignons fixes de la présente description, le fait que les pignons fixes sont solidaires en rotation de l’arbre associé, de telle sorte que l’entraînement en rotation d’un pignon fixe entraîne l’arbre associé en rotation. Le premier pignon fixe 51 présentant un diamètre inférieur au diamètre du deuxième pignon fixe 52. Lorsque l’arbre d’entraînement principal 5 est entraîné en rotation par le premier moteur électrique 2, le premier pignon fixe 51, le deuxième pignon fixe 52 et l’arbre d’entraînement principal 5 sont entraînés en rotation selon une vitesse de rotation identique. On comprend que le premier pignon fixe 51 et le deuxième pignon fixe 52 sont solidaires de l’arbre d’entraînement principal 5 et que les axes de rotations de l’arbre d’entraînement principal 5, du premier pignon fixe 51 et du deuxième pignon fixe 52 sont coaxiaux.
Parallèlement à l’arbre d’entraînement principal 5 s’étend le premier arbre 6 dont le rôle est de transmettre un couple de la chaîne de traction, quel que soit son origine, à un différentiel relié aux roues du véhicule. On comprend que le premier arbre 6 est relié aux roues du véhicule et que la mise en rotation du premier arbre 6 permet de mettre en rotation les roues du véhicule et ainsi de déplacer le véhicule.
Le premier arbre 6 comprend un premier pignon fou 61, un deuxième pignon fou 62, un troisième pignon fixe 63 et un quatrième pignon fixe 64. Le premier pignon fou 61 est aligné avec le premier pignon fixe 51 et le deuxième pignon fou 62 est aligné avec le deuxième pignon fixe 52. Le premier pignon fou 61 et le deuxième pignon fou 62 sont respectivement entraînés en rotation par le premier pignon fixe 51 et le deuxième pignon fixe 52, ces pignons étant engrenés les uns avec les autres. Le premier pignon fou 61 présente un diamètre supérieur au diamètre du premier pignon fixe 51 et le deuxième pignon fou 62 présente un diamètre inférieur au diamètre du deuxième pignon fixe 52. On comprend que ces différents diamètres permettent de générer deux rapports de vitesse différents.
Il convient de noter que la désignation « fou » en lien avec le premier pignon fou 61, le deuxième pignon fou 62, et plus généralement avec les pignons fous qui seront décrits dans la présente description, correspond à un pignon monté, par exemple, sur un roulement à aiguille et pouvant tourner sur l’arbre qui le porte sans entraîner ledit arbre en rotation.
Le premier arbre 6 comprend, entre le premier pignon fou 61 et le deuxième pignon fou 62, un premier moyen de couplage 65 agencé sur le premier arbre 6. Plus particulièrement, le premier moyen de couplage 65 peut être, à titre d’exemples non limitatifs, un système de crabotage. Ce premier moyen de couplage 65 permet de lier en rotation le premier arbre 6 avec le premier pignon fou 61 ou avec le deuxième pignon fou 62.
Dans le mode de réalisation représenté par la , le premier moyen de couplage 65 peut prendre trois positions. Dans une première position du premier moyen de couplage 65, le premier moyen de couplage 65 est associé au premier pignon fou 61. Dans cette première position du premier moyen de couplage 65, le premier pignon fou 61 est lié en rotation avec le premier arbre 6. Dans une deuxième position du premier moyen de couplage 65, le premier moyen de couplage 65 n’est associé à aucun des premier et deuxième pignons fous 61 et 62. Dans une troisième position du premier moyen de couplage 65, le premier moyen de couplage 65 est associé au deuxième pignon fou 62. Dans cette troisième position du premier moyen de couplage 65, le deuxième pignon fou 62 est lié en rotation avec le premier arbre 6.
On comprend que la position du premier moyen de couplage 65 permet de contrôler la mise en rotation du premier arbre 6 ainsi que la vitesse de rotation de celui-ci, et plus généralement la vitesse de déplacement du véhicule.
L’arbre d’entraînement principal 5 est un arbre creux. Ce creux au sein de l’arbre d’entraînement principal 5 forme un canal à l’intérieur duquel s’étend le deuxième arbre 9 de telle sorte que l’arbre d’entraînement principal 5 et le deuxième arbre 9 sont concentriques.
Le deuxième arbre 9 s’étend parallèlement au premier arbre 6 et comprend un troisième pignon fou 91, un quatrième pignon fou 92 et un cinquième pignon fixe 93. Le troisième pignon fou 91 présente un diamètre inférieur au diamètre du quatrième pignon fou 92. Le troisième pignon fou 91 est aligné sur le troisième pignon fixe 63 et le quatrième pignon fou 92 est aligné avec le quatrième pignon fixe 64. Plus particulièrement, la disposition du troisième pignon fou 91 et du quatrième pignon fou 9 est telle que le troisième pignon fou 91 et le quatrième pignon fou 92 peuvent respectivement être entraîné en rotation par, ou entraîner en rotation, le troisième pignon fixe 63 et le quatrième pignon fixe 64. Il est à noter que le diamètre du troisième pignon fixe 63 est supérieur au diamètre du quatrième pignon fixe 64.
Le deuxième arbre 9 comprend, entre le troisième pignon fou 91 et le quatrième pignon fou 92, un deuxième moyen de couplage 95. Ce deuxième moyen de couplage 95 peut, à l’instar du premier moyen de couplage 65, prendre trois positions. Dans une première position du deuxième moyen de couplage 95, le troisième pignon fou 91 est lié en rotation avec le deuxième arbre 9. Dans une deuxième position du deuxième moyen de couplage 95, aucun du troisième pignon fou 91 et du quatrième pignon fou 92 n’est lié en rotation avec le deuxième arbre 9. Dans une troisième position du deuxième moyen de couplage 95, le quatrième pignon fou 92 est lié en rotation avec le deuxième arbre 9.
Il est à noter que le diamètre du troisième pignon fou 91 est inférieure au diamètre du troisième pignon fixe 63 et le diamètre du quatrième pignon fou 92 est inférieure au diamètre du quatrième pignon fixe 64. Par ailleurs, le troisième pignon fixe 63 et le quatrième pignon fixe 64 sont des pignons fixes du premier arbre 6, en d’autres termes, la mise en rotation du troisième pignon fixe 63 ou du quatrième pignon fixe 64 entraîne la mise en rotation du premier arbre 6, et plus largement le déplacement du véhicule.
On comprend que les diamètres de ces différents pignons, à savoir le troisième pignon fixe 63, le quatrième pignon fixe 64, le troisième pignon fou 91 et le quatrième pignon fou 92, permettent de générer deux rapports de vitesse de rotation du premier arbre 6 différents lorsque le premier arbre 6 est entraîné en rotation par le deuxième arbre 9. On comprend que la position du deuxième moyen de couplage 95, à l’instar du premier moyen de couplage 65, permet de contrôler la mise en rotation du premier arbre 6 ainsi que la vitesse de rotation de ce premier arbre 6, et plus largement la vitesse de déplacement du véhicule.
Comme cela a été décrit plus haut, le deuxième arbre 9 comprend un cinquième pignon fixe 93. Ce cinquième pignon fixe 93 est lié en rotation à un sixième pignon fixe 103 solidaire en rotation d’un troisième arbre 10 s’étendant sensiblement parallèlement au deuxième arbre 9. Ce troisième arbre 10 comprend le sixième pignon fixe 103, un cinquième pignon fou 101 et un sixième pignon fou 102. Il est à noter que le cinquième pignon fou 101 présente un diamètre inférieur au diamètre du sixième pignon fou 102. Le cinquième pignon fou 101 est lié en rotation avec le deuxième pignon fixe 52 de l’arbre d’entraînement principal 5 et le sixième pignon fou 102 est lié en rotation avec le quatrième pignon fou 92 du deuxième arbre 9.
Un troisième moyen de couplage 105, similaire du premier moyen de couplage 65 et du deuxième moyen de couplage 95, est agencé entre le cinquième pignon fou 101 et le sixième pignon fou 102. Le troisième moyen de couplage 105 peut, à l’instar du premier moyen de couplage 65 et du deuxième moyen de couplage 95, prendre trois positions. Dans une première position du troisième moyen de couplage 105, le cinquième pignon fou 101 est lié en rotation avec le troisième arbre 10. Dans une deuxième position du troisième moyen de couplage 105, le troisième moyen de couplage 105 est dans une position neutre, c’est-à-dire une position dans laquelle le troisième moyen de couplage 105 n’est lié en rotation à aucun des cinquième ou sixième pignons fous 101 et 102. Dans une troisième position du troisième moyen de couplage 105, le sixième pignon fou 102 est lié en rotation avec le troisième arbre 10.
Le train épicycloïdal 7 est un train épicycloïdal à trois points de rotation. Il faut comprendre que le train épicycloïdal 7 présente trois points de sortie ou d’entrée d’un couple. Ces couples pouvant être envoyés vers ou provenir du deuxième moteur électrique 3, du moteur thermique 4 ou du deuxième arbre 9.
Le train épicycloïdal 7 comprend une couronne 74 formant un premier point de rotation du train épicycloïdal 7, des satellites 72 d’un porte-satellites 73, le porte-satellites 73 formant un deuxième point de rotation du train épicycloïdal 7 et un planétaire 71 formant un troisième point de rotation du train épicycloïdal 7. Le train épicycloïdal 7 présente trois points de rotation en ce qu’aucun point de rotation susmentionné n’est fixe par rapport à un bâti de la boîte de vitesses ou du véhicule hybride. En d’autres termes, le planétaire 71, le porte-satellites 73 et la couronne 74 sont entraînés en rotation dans le train épicycloïdal 7 selon l’invention. On comprend que le planétaire 71, le porte-satellites 73 et la couronne 74 ne sont pas liés en rotation à un bâti du véhicule hybride.
Plus particulièrement, la couronne 74 est une roue dentée comprenant des dents s’étendant radialement vers l’intérieur, c’est-à-dire vers l’axe de rotation du train épicycloïdal, et destinées à coopérer avec des dents des satellites 72. Les satellites 72 sont des engrenages présents, dans le mode de réalisation, au nombre de trois et répartis radialement à l’intérieur de la couronne 74. Les dents des satellites 72 sont en prises avec les dents de la couronne 74 et sont aptes à entraîner mutuellement la couronne 74 ou le porte-satellites 73 en rotation. Le planétaire 71 forme une roue dentée comprenant des dents orientées radialement vers l’extérieur du train épicycloïdal. Les dents du planétaire 71 sont agencées, au moins en partie, en regard des dents des satellites 72 de telle sorte que les dents du planétaire 71 sont aptes à entraîner en rotation les satellites 72.
On note que planétaire 71, le porte-satellites 73 et les satellites 72 sont disposés radialement à l’intérieur de la couronne 74. Il est à noter que la couronne 74 tourne autour d’un premier axe de rotation 90 coaxial à l’axe de rotation du deuxième arbre 9. Le planétaire 71 tourne autour d’un deuxième axe de rotation 30 et le porte-satellites 73 tourne autour d’un troisième axe de rotation 40. Les premier, deuxième et troisième axe de rotation 90, 30 et 40 sont coaxiaux les uns par rapport aux autres.
Le deuxième arbre 9 est lié en rotation avec la couronne 74 du train épicycloïdal 7. On comprend que la mise en rotation de la couronne 74 du train épicycloïdal 7 entraîne la mise en rotation du deuxième arbre 9. Comme il a été décrit précédemment, ce deuxième arbre 9 transmet directement un couple au premier arbre 6 par le quatrième pignon fou 92 et le quatrième pignon fixe 64 lorsque le deuxième moyen de couplage 95 est dans sa troisième position, ou, par le troisième pignon fou 91 et le troisième pignon fixe 63 lorsque le deuxième moyen de couplage 95 est dans sa première position.
Les satellites 72 du train épicycloïdal 7 sont portés par le porte-satellites 73 qui est lié en rotation avec le moteur thermique 4. Il convient de noter que le moteur thermique 4 génère un couple d’entraînement transmis au porte-satellites 73. On comprend que le moteur thermique 4 transmet un couple d’entraînement à un arbre de transmission 731 du porte-satellites 73, cet arbre de transmission 731 présentant un axe de rotation coaxial avec le troisième axe de rotation 40 du porte-satellites 73.
Le planétaire 71 est lié en rotation avec le deuxième moteur électrique 3. Par ailleurs, dans le mode de réalisation représenté, le planétaire 71 est lié en rotation avec le deuxième moteur électrique 3 par l’intermédiaire d’un quatrième arbre 31 et d’un septième pignon fixe 32. Plus particulièrement, le deuxième moteur électrique 3 entraîne le quatrième arbre 31 en rotation, lequel est lié en rotation avec le septième pignon fixe 32 qui est lié en rotation avec le planétaire 71.
La illustre la chaîne de traction 1 telle que montrée à la selon le troisième mode de fonctionnement, le moteur thermique 4 étant utilisé pour générer un couple permettant de mettre le véhicule en mouvement lorsque le véhicule est initialement à l’arrêt. Il est à noter que dans le mode de réalisation représenté, le premier moteur électrique 2 est à l’arrêt.
Le moteur thermique 4 entraîne l’arbre de transmission 731 en rotation avec un premier couple C1. Il convient de noter que l’on entend par « couple » la force ou la combinaison de forces qui produit un mouvement de rotation de l’arbre concerné, dans le cas présent l’arbre de transmission 731. Le premier couple C1 est transmis au porte-satellites 73 qui est entraîné en rotation selon le premier couple C1.
Le deuxième moteur électrique 3 entraîne le quatrième arbre 31 en rotation avec un deuxième couple C2, le deuxième couple C2 est transmis au planétaire 71. Il est à noter que, dans le mode de réalisation représenté par la , le planétaire 71 et le porte-satellites 73 sont entraînés en rotation dans un sens de rotation inverse, notamment pour une situation de démarrage du véhicule. En dehors de cette situation, le sens de rotation des éléments tournants du train épicycloïdale 7 est identique.
La couronne 74 du train épicycloïdal 7 est entrainée en rotation par le porte-satellites 73 via les satellites 72. On comprend que le premier couple C1 généré par le moteur thermique 4 permet d’entraîner, par l’intermédiaire du porte-satellites 73 et des satellites 72, la couronne 74, et plus particulièrement le deuxième arbre 9 lié en rotation avec la couronne 74 du train épicycloïdal 7.
Dans le mode de réalisation représenté ici, le premier couple C1 généré par le moteur thermique 4 présente une vitesse de rotation variable de même que le deuxième couple C2 généré par le deuxième moteur électrique 3. Le deuxième couple C2 généré par le deuxième moteur électrique 3 est un couple résistif au premier couple C1. Il faut comprendre par couple résistif le fait que le deuxième couple C2 généré par le deuxième moteur électrique 3 permet d’entraîner en rotation la couronne 74 à une vitesse de rotation inférieure à la vitesse de rotation du porte-satellites 73. Il en résulte que le deuxième arbre 9 est entraîné en rotation avec un troisième couple C3 dont la vitesse de rotation est inférieure à la vitesse de rotation du premier couple C1, permettant ainsi de lancer progressivement le véhicule hybride.
Le deuxième couple C2 est variable en ce que celui-ci peut être adapté de sorte que la vitesse de rotation du deuxième arbre 9 augmente progressivement. Cette augmentation progressive de la vitesse de rotation du deuxième arbre 9 s’opère par une augmentation progressive du couple résistif, c’est-à-dire dans le mode de réalisation représenté, le deuxième couple C2, généré par le deuxième moteur électrique 3.
Plus particulièrement, la vitesse de rotation de la couronne 74 doit être augmentée progressivement de sorte que le véhicule puisse être mis en mouvement progressivement, alors que ce dernier est initialement à l’arrêt.
La illustre schématiquement la chaîne de traction 1 dans laquelle le premier moteur électrique 2 transmet un quatrième couple C4 au premier arbre 6 permettant de maintenir en mouvement le véhicule. Il s’agit d’un mode de déplacement du véhicule dit « tout électrique ».
Dans le mode de réalisation représenté par la , le premier moteur électrique 2 entraîne l’arbre d’entraînement principal 5 en rotation selon le quatrième couple C4, conformément au premier mode de fonctionnement. Il est à noter que dans ce mode de réalisation représenté, le moteur thermique 4 et le deuxième moteur électrique 3 sont à l’arrêt.
Le premier moyen de couplage 65 est dans sa troisième position dans laquelle le deuxième pignon fou 62 est lié en rotation avec le premier arbre 6. Le deuxième moyen de couplage 95 et le troisième moyen de couplage 105 sont respectivement dans leur deuxième position dans laquelle aucun des pignons fou 91 et 92 n’est lié en rotation avec le deuxième arbre 9 et aucun des pignons fou 101 et 102 n’est lié en rotation avec le troisième arbre 10. Le quatrième couple C4 généré par le premier moteur électrique 2 est transmis par le deuxième pignon fixe 52 de l’arbre d’entraînement principal 5 au deuxième pignon fou 62 qui est lié en rotation avec le premier arbre 6 de telle sorte que le premier moteur électrique 2 entraîne le premier arbre 6 en rotation selon le quatrième couple C4.
La illustre un mode de fonctionnement similaire à celui de la , dans lequel le premier moteur électrique 2 et le deuxième moteur électrique 3 fournissent un couple permettant de mettre en mouvement le véhicule. Il s’agit d’un mode de déplacement du véhicule dit « tout électrique avec boost ».
Tel que l’illustre la , le premier moteur électrique 2 génère le quatrième couple C4 entraînant en rotation le premier arbre 6 permettant de mettre en mouvement le véhicule. Dans le mode de réalisation représenté ici, dans lequel le moteur thermique 4 est à l’arrêt, le deuxième moteur électrique 3 délivre son couple également au premier arbre 6 de sorte à participer à la mise en mouvement du véhicule. Selon l’exemple illustré ici, le troisième moyen de couplage 105 est dans sa première position dans laquelle le cinquième pignon fou 101 est lié en rotation avec le troisième arbre 10. Dans cette configuration de la chaîne de traction 1, le quatrième couple C4 et le deuxième couple C2 se combinent au niveau du deuxième pignon fixe 52 de l’arbre d’entraînement principal 5. Le deuxième pignon fou 62 transmet un couple combiné C5 au premier arbre 6. La combinaison du deuxième couple C2 et du quatrième couple C4 peut également intervenir au niveau du premier arbre 6, le quatrième couple C4 entrainant l’arbre primaire 6 soit par lorsque le premier moyen de couplage 65 est craboté sur le deuxième pignon fou 62, soit lorsque le premier moyen de couplage 65 est craboté sur le premier moyen de couplage 61.
Selon une première alternative, le deuxième couple C2 rejoint le premier arbre 6 par un crabotage du deuxième moyen de couplage 95 sur le quatrième pignon fou 92, puis via le quatrième pignon fixe 64. Selon un autre alternative, le deuxième couple C2 rejoint le premier arbre 6 par un crabotage du deuxième moyen de couplage 95 sur le troisième pignon fou 91, puis via le troisième pignon fixe 63.
Le deuxième arbre 9 est entraîné en rotation selon le deuxième couple C2, via une rotation de la couronne 74 du train épicycloïdal 7. Le deuxième couple C2 est généré par le deuxième moteur électrique 3, transite par le planétaire 71 via les satellites 72, jusqu’à entrainer en rotation la couronne 74.
Lors de ce mode de fonctionnement, le deuxième moteur électrique 3 se comporte comme une motrice électrique. Dans ce mode de fonctionnement, la chaîne de traction 1 objet de l’invention déplace le véhicule selon un mode tout électrique, c’est-à-dire sans apport du couple par le moteur thermique 4, mais avec un effet d’accélération accrue comparé au mode de réalisation de la .
La illustre un mode de fonctionnement dans lequel le moteur thermique 4 entraîne le premier arbre 6 en rotation de sorte que le véhicule est mis en mouvement conjointement au rechargement de l’élément de stockage d’énergie électrique 12 par le premier moteur électrique 2 et par le deuxième moteur électrique 3.
Dans le mode de réalisation représenté, le moteur thermique 4 génère le premier couple C1 qui est transmis d’une part, par le planétaire 71 au quatrième arbre 31 et d’autre part, par la couronne 74 au deuxième arbre 9. Le premier couple C1 se sépare en un couple C1a qui entraîne le deuxième moteur électrique 3 en rotation, ce dernier agissant comme un générateur permettant de générer de l’énergie à destination de l’élément de stockage d’énergie électrique 12.
Un couple C1b du premier couple C1 transite par le deuxième arbre 9 et par le cinquième pignon fixe 93 pour rejoindre le sixième pignon fixe 103 du troisième arbre 10. Le troisième moyen de couplage 105 est dans sa première position dans laquelle le cinquième pignon fou 101 est lié en rotation avec le troisième arbre 10. Le couple C1b est ainsi transmis depuis le troisième arbre 10 jusqu’à l’arbre d’entrainement principal 5 au moyen du cinquième pignon fou 101. Il convient de noter que dans le mode de réalisation représenté, le premier moteur électrique 2 opère comme une génératrice électrique générant de l’énergie électrique pouvant également être stockée dans l’élément de stockage d’énergie électrique 12. Le premier moyen de couplage 65 est dans sa première position dans laquelle le premier pignon fou 61 est lié en rotation avec le premier arbre 6. Ainsi, le moteur thermique 4 génère un couple permettant de recharger un élément de stockage d’énergie électrique tout en entraînant le premier arbre 6 en rotation de sorte à mettre le véhicule en mouvement.
La illustre un mode de fonctionnement dans lequel le premier moteur électrique 2 et le moteur thermique 4 participent conjointement à l’entraînement du premier arbre 6 en rotation et dans lequel le deuxième moteur électrique 3 génère de l’énergie électrique destinée à être stockée dans l’élément de stockage d’énergie électrique 12. Dans ce mode de fonctionnement, le premier moteur électrique 2 génère le quatrième couple C4 entraînant l’arbre d’entraînement principal 5 en rotation. Le premier moyen de couplage 65 est dans sa troisième position dans laquelle le deuxième pignon fou 62 est lié en rotation avec le premier arbre 6. Le quatrième couple C4 est ainsi transmis depuis l’arbre d’entrainement principal 5 jusqu’au premier arbre 6 au moyen du deuxième pignon fixe 52 et du deuxième pignon fou 62.
Le moteur thermique 4 génère le premier couple C1 transmis au porte-satellites 73. Le premier couple C1 se sépare en un couple C1a et un couple C1b, le couple C1a étant transmis au planétaire 71 de sorte à entraîner en rotation le deuxième moteur électrique 3 qui génère de l’énergie électrique transmise à l’élément de stockage d’énergie électrique 12 tandis que le couple C1b est transmis à la couronne 74 entraînant le deuxième arbre 9 en rotation. Le deuxième moyen de couplage 95 est dans sa troisième position dans laquelle le quatrième pignon fou 92 est lié en rotation avec le deuxième arbre 9. Le couple C1b est transmis depuis le deuxième arbre 9 jusqu’au premier arbre 6 au moyen du quatrième pignon fou 92 et du quatrième pignon fixe 64 du premier arbre 6. Il convient de noter que le premier moteur électrique 2 peut adapter sa vitesse de rotation de sorte à l’aligner sur la vitesse de rotation du moteur thermique 4.
La illustre une variante de la chaîne de traction 1 dans laquelle le deuxième moteur électrique est lié en rotation avec le porte-satellites 73 via le troisième arbre 10. Le quatrième arbre 31 est lié en rotation au deuxième moteur électrique 3 et comprend le septième pignon fixe 32. Dans ce mode de réalisation, le septième pignon fixe 32 est lié en rotation avec un huitième pignon fixe 104 du troisième arbre 10. On comprend que le deuxième moteur électrique 3 peut entraîner ou être entrainé en rotation directement par le troisième arbre 10.
Dans le mode de réalisation représenté par la , le sixième pignon fixe 103 est lié en rotation avec un train épicycloïdal 11 différent de celui illustré aux figures 1 à 6. Ce train épicycloïdal 11 comprend un planétaire 111 lié en rotation avec le sixième pignon fixe 103, un porte-satellites 113 comprenant des satellites 112 et lié en rotation avec l’arbre d’entraînement 731 du moteur thermique 4 et une couronne 114 liée en rotation avec le deuxième arbre 9.
Plus particulièrement, la couronne 114 est une roue dentée comprenant des dents s’étendant radialement vers l’intérieur, c’est-à-dire vers l’axe de rotation du train épicycloïdal, et destinées à coopérer avec des dents des satellites 112. Les satellites 112 sont des engrenages présents, dans le mode de réalisation, au nombre de trois et répartis radialement à l’intérieur de la couronne 114. Les dents des satellites 112 sont en prises avec les dents de la couronne 114 et sont aptes à entraîner mutuellement la couronne 114 ou le porte-satellites 113 ou le planétaire 111 en rotation. Le planétaire 111 forme une roue dentée comprenant des dents orientées radialement vers l’extérieur du train épicycloïdal et en prise sur les satellites 112. Il est à noter que la couronne 114 tourne autour d’un premier axe de rotation 90 coaxial à l’axe de rotation du deuxième arbre 9. Le planétaire 111 tourne autour d’un deuxième axe de rotation 30 et le porte-satellites 113 tourne autour d’un troisième axe de rotation 40. Les premier, deuxième et troisième axe de rotation 90, 30 et 40 sont coaxiaux les uns par rapport aux autres.
On note que le planétaire 111, les satellites 112 et la couronne 114 sont disposés radialement à l’intérieur du porte-satellites 113.La illustre schématiquement la chaîne de traction 1 de la dans laquelle le premier moteur électrique 2, le deuxième moteur électrique 3 et le moteur thermique 4 transmettent chacun simultanément un couple permettant la mise en mouvement du véhicule.
Dans le mode de réalisation représenté, le premier moteur électrique 2 génère le quatrième couple C4, le premier moyen de couplage 65 étant dans sa troisième position dans laquelle le deuxième pignon fou 62 est lié en rotation avec le premier arbre 6. Le quatrième couple C4 est alors transmis au premier arbre 6 au moyen du deuxième pignon fixe 52 de l’arbre d’entraînement principal 5 et du deuxième pignon fou 62.
Le deuxième moteur électrique 3 génère le deuxième couple C2 qui est transmis au troisième arbre 10 au moyen du septième pignon fixe 32 et du huitième pignon fixe 104. Le troisième moyen de couplage 105 est dans sa première position dans laquelle le cinquième pignon fou 101 est lié en rotation le deuxième pignon fixe 52. Le deuxième couple C2 est ainsi transmis à l’arbre d’entraînement principal 5, puis au premier arbre 6. On comprend que, dans le mode de réalisation représenté, le deuxième moteur électrique 3 est apte à générer le couple C2 transmis au premier arbre 6 sans passer par le train épicycloïdal 11 de sorte que ledit couple participe directement à la mise en mouvement du véhicule hybride.
Le moteur thermique 4 génère le premier couple C1 transmis au porte-satellites 113 au moyen de l’arbre de transmission 731. Le porte-satellites 113 met en rotation les satellites 112, qui à leur tour mettent en rotation la couronne 114, et par conséquent le deuxième arbre 9. Cette rotation est rendu possible par le fait qu’un couple provenant du deuxième moteur électrique 3 parvient au planétaire 111.
Le deuxième moyen de couplage 95 est dans sa première position dans laquelle le troisième pignon fou 91 est lié en rotation avec le deuxième arbre 9. Ce troisième pignon fou 91 entraîne en rotation le troisième pignon fixe 63 du premier arbre 6.
L’invention atteint bien le but qu’elle s’était fixé en proposant une chaîne de traction dans laquelle un deuxième moteur électrique est apte à générer un couple résistif à un couple d’entraînement d’un moteur thermique de telle sorte que le moteur thermique est apte à mettre le véhicule en mouvement après un arrêt du véhicule. De surcroît, l’invention limite les pertes d’énergie pouvant résulter d’une liaison mécanique permanente entre le moteur thermique et le deuxième moteur électrique.

Claims (11)

  1. Chaîne de traction (1) pour véhicule hybride, la chaîne de traction (1) comprenant au moins un moteur thermique (4), un premier moteur électrique (2), un deuxième moteur électrique (3) participant ensemble ou individuellement à l’entraînement du véhicule hybride, la chaîne de traction (1) comprenant un train épicycloïdal (7, 11) à trois points de rotation et une boîte de vitesses (8) comprenant au moins un arbre d’entrainement principal (5), un premier arbre (6) et un deuxième arbre (9), la boîte de vitesses (8) étant configurée pour transmettre un couple du moteur thermique (4) ou du premier moteur électrique (2) au premier arbre (6), le deuxième arbre (9) étant lié en rotation à un premier point de rotation du train épicycloïdal (7, 11), le moteur thermique (4) étant lié en rotation à un deuxième point de rotation du train épicycloïdal (7, 11), caractérisé en ce que le deuxième moteur électrique (3) est lié en rotation à un troisième point de rotation du train épicycloïdal (7, 11).
  2. Chaîne de traction (1) selon la revendication précédente, le train épicycloïdal (7, 11) comprenant une couronne (74, 114), un porte-satellites (73, 113) et un planétaire (71, 111), caractérisé en ce que le deuxième arbre (9) est lié en rotation à la couronne (74, 114) du train épicycloïdal (7, 11), le moteur thermique (4) étant lié en rotation au porte-satellites (73, 113) du train épicycloïdal (7, 11) et le deuxième moteur électrique (3) est lié en rotation au planétaire (71, 111) du train épicycloïdal (7, 11).
  3. Chaîne de traction (1) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le deuxième arbre (9) et l’arbre d’entraînement principal (5) sont concentriques.
  4. Chaîne de traction (1) selon la revendication 2, caractérisé en ce que le deuxième arbre (9), l’arbre d’entraînement principal (5) et le porte-satellites (73, 113) sont concentriques.
  5. Chaîne de traction (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le deuxième moteur électrique (3) est à vitesse de rotation variable.
  6. Chaîne de traction (1) selon l’une quelconque des revendications 2 à 5, dans laquelle le moteur thermique (4) impose un premier couple (C1) sur le porte-satellites (73, 113), le deuxième moteur électrique (3) impose un deuxième couple (C2) sur le planétaire (71, 111), caractérisé en ce que le deuxième arbre (9) est entraîné en rotation selon un troisième couple (C3) qui est fonction du premier couple (C1) et du deuxième couple (C2).
  7. Chaîne de traction (1) selon la revendication précédente, dans laquelle le moteur thermique (4) entraîne le porte-satellites (73, 113) en rotation selon le premier couple (C1), caractérisé en ce que le deuxième moteur électrique (3) génère sur le planétaire (71, 111) un couple résistif qui s’oppose au premier couple (C1) de sorte à augmenter progressivement la vitesse de rotation du premier arbre (6).
  8. Chaîne de traction (1) selon l’une quelconque des revendications 2 à 6, caractérisé en ce que le planétaire (71, 111) est entraîné en rotation selon un sens de rotation inverse au sens de rotation du porte-satellite (73, 113).
  9. Chaîne de traction (1) selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la boîte de vitesses (8) comprend un troisième arbre (10) qui relie en rotation le deuxième moteur électrique (3) au train épicycloïdal (11).
  10. Véhicule hybride comprenant une chaîne de traction (1) conforme à l’une quelconque des revendications précédentes.
  11. Procédé de mise en œuvre d’une chaîne de traction (1) selon l’une quelconque des revendications 1 à 9, le procédé de mise en œuvre comprenant au moins :
    - un premier mode de fonctionnement dans lequel un couple fourni aux roues est délivré par le premier moteur électrique (2) ;
    - un deuxième mode de fonctionnement dans lequel le couple fourni aux roues est délivré par le moteur thermique (4) ;
    - un troisième mode de fonctionnement qui consiste en une mise en mouvement du véhicule, au cours duquel le moteur thermique (4) génère le premier couple (C1) qui transite via le train épicycloïdal (7, 11) et le deuxième moteur électrique (3) génère un deuxième couple (C2) résistif variable qui transite via le train épicycloïdal (7, 11) de sorte à mettre en mouvement le véhicule.
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