WO2002081947A1 - Dispositif de transmission multi-modes pour vehicule automobile et vehicule utilisant un tel dispositif - Google Patents

Dispositif de transmission multi-modes pour vehicule automobile et vehicule utilisant un tel dispositif Download PDF

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WO2002081947A1
WO2002081947A1 PCT/FR2002/001198 FR0201198W WO02081947A1 WO 2002081947 A1 WO2002081947 A1 WO 2002081947A1 FR 0201198 W FR0201198 W FR 0201198W WO 02081947 A1 WO02081947 A1 WO 02081947A1
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transmission
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matrix
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PCT/FR2002/001198
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Yves Pichon
Frédéric Roudeau
Ahmed Ketfi-Cherif
Dirk Von Wissel
Laurent Royer
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Renault S.A.S.
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Definitions

  • Multi-mode transmission device for motor vehicle and vehicle using such a device
  • the present invention relates to a multi-mode transmission device. for motor vehicle It also relates to a vehicle using such a device.
  • the engine can be composed by a single engine which can be an electric motor or a heat engine such as an explosion engine.
  • the engine may consist of a combination of at least two engines, of the same type or of different types, which operate at the same time or on different dates.
  • the powertrain comprises an internal combustion engine and an electric motor, which can, depending on the operating mode of the powertrain, operate at the same time, or either in parallel on the system.
  • the transmission system includes mechanical components of various types: mechanical, hydraulic, electrical in particular. Since a plurality of components is used today in a transmission system, a plurality of paths is created by the combinatorial of paths joining the entry and exit points of the various components, especially if one aims to exploit a such combinatorial to improve adaptation of the vehicle to the diversity of driving situations, generally poorly insured with a single solution.
  • the present invention provides an answer to these various problems by proposing a new multi-mode transmission device.
  • the device of the invention comprises a plurality of parallel tracks comprising:
  • a track containing a continuous variable speed drive which are connected together between a mechanical input power distributor connected to a source of mechanical energy such as a power train and a mechanical output power distributor connected to the driving wheels of a vehicle and a mode change control device which activates the mode change between at least two of the tracks containing a decoupling device so that at the change of transmission mode, during a predetermined duration of mode change, the two channels are engaged simultaneously.
  • the continuous variable speed drive is of the electrical type.
  • the electric variator is formed around two electric traction machines or an electric traction machine and a second electric variator motor, in particular for producing a hybrid powertrain.
  • the mode change control device comprises means for controlling on each parallel channel an operating mode which makes it possible to maintain the same overall reduction ratio of the transmission system.
  • the speed variator cooperates with a speed synchronization device.
  • the mode change control device comprises means for controlling the operation of the variable speed drive so that, during the change of modes, the speed ratio between the input and the output of the dimmer is constant.
  • the mode change control device comprises means for controlling, at least during the mode change period, on each parallel channel an operating regime in which the mechanical power is kept constant at the input and / or output of the variable speed drive, particularly zero mechanical power.
  • the device of the invention comprises at least two decoupling systems for directing mechanical power towards one of at least two kinematic channels, each characterizing a mode of transmission, and the mode change control device comprises means for controlling a simulated coupling of the decoupling systems during the duration of mode change.
  • the transmission device comprises as input distributor a plurality of mechanical power distributors, the first of which is connected to the output of the powertrain and the outputs of which are connected to the primary shafts of the systems. decoupling controlled by the mode change control device, to the input shaft of the variable speed drive and to the input shaft of at least one kinematic chain.
  • the transmission device comprises as output distributor a plurality of mechanical power distributors, the last of which comprises an output shaft connected to the wheels of the vehicle, the output shafts of the decoupling systems, the output shaft of the variable speed drive and the output shaft of at least one kinematic chain are connected to the input shafts of said plurality of power distributors.
  • the transmission device is constituted so that at least one of the decoupling systems is a dog clutch system.
  • the controller has first test means for detecting when the input and output speeds of the two decoupling systems are zero and for activating second means for applying a mode change command.
  • the transmission device is defined by a matrix Z of kinematic coefficients, A to O, defined by the relation:
  • ABCDEF z GHIJKL XI NO and in which the matrix Z is defined on permanent elements of the transmission device, namely:
  • the controller includes a mode change means for placing the parallel channels of the transmission device in states such as the global ratio of the transmission device characterized by the matrix Z, namely:
  • K, K -, K chui
  • the transmission device is defined by a matrix Z of kinematic coefficients, A to O, defined by the relation:
  • the transmission device is defined by a matrix Z of kinematic coefficients, A to O, defined by the relation:
  • the transmission device being constructed so as to comply with a condition defined by:
  • the transmission controller C comprises a first means for detecting that the overall ratio of the transmission meets a condition: chm (A - D) * (l - L) + (C - F) * (G - J)
  • K ⁇ K ⁇ K ⁇ ( B - E y (l- L) - (C- F) * (H -K) 'and a second means for producing an instantaneous passage order in one or the other of two modes i and j of transmission passing through a phase where the two modes are simultaneously present, on each of the parallel channels.
  • the invention also relates to a motor vehicle which uses a transmission device defined as it is defined above.
  • FIG. 1 is a block diagram of the operating principle of a first embodiment of the device of the invention
  • FIG. 2 is a graph explaining the operation of a device exploiting the principle of Figure 1;
  • FIG. 3 is a graph explaining the operation of a device exploiting a second embodiment of the device of the invention.
  • FIG. 4 is a block diagram of the operating principle of another embodiment of the device of the invention.
  • FIG. 1 there is shown a block diagram of the operating principle of a first embodiment of the device of the invention.
  • the transmission device comprises four parallel tracks along each of which passes a fraction of the mechanical power produced by a driving element 1 such as a power train of a vehicle, and a driven element 6 such as an axle of driving wheels of a vehicle .
  • the powertrain 1 can be constituted by one or more engines of one or more types, such as an electric motor and an internal combustion engine.
  • the device of the invention may also include motors on certain kinematic transmission channels placed in parallel such as channel 8, which, in the general case, can be increased by a plurality of parallel channels of the same nature.
  • the motive power available at the output of the powertrain 1 has an operating characteristic in rotation speed ⁇ tce of the output shaft of the engine group 1 and in mechanical torque C, c ⁇ .
  • the effective power available at the input wheel of the driven device 6 has an operating characteristic in rotation speed ⁇ r0Ue of the input shaft of the power distribution device at the wheel 6 and in mechanical torque C wheel -
  • the transmission device of the invention comprises a control device C which is connected on the one hand to the vehicle control system (not shown in the drawings) and on the other hand to the control inputs of the controllable components of the transmission device well said.
  • control device C which is connected on the one hand to the vehicle control system (not shown in the drawings) and on the other hand to the control inputs of the controllable components of the transmission device well said.
  • control device C operates a mode change by controlling a change in the mechanical power transfer path between the different parallel tracks 3, 7, 8 and 9.
  • the continuously variable speed variator 9 is a speed variator with an electric motor.
  • the electric motors of the variator 9 comprises a controller which has an input terminal for controlling the operation of the electric motors of the variator, so that when this input terminal is connected to a suitable output of the mode change control device C, its operation can be controlled according to the invention.
  • the electric variator is composed around two electric traction machines, or an electric traction machine and an electric variator motor, which are mounted as electric variators as is known from skilled person, in particular in the case where the transmission device of the invention equips a hybrid propulsion vehicle.
  • the continuously variable speed variator 9 is a mechanical speed variator whose gear change components are driven by electric or hydraulically actuated actuators.
  • each electric actuator of the variator 9 comprises a controller which has an input terminal for controlling the operation of the electric actuator of the variator, so that when this input terminal is connected to an output suitable for the mode change control device C, its operation can be controlled according to the invention.
  • the power paths available in the transm ission device of the invention are distributed at the output of the mechanical power distributor device 1 input and at the input of the mechanical power distributor device 5.
  • a device distributor device mechanical power is mainly achieved using several shafts through which the power passes from or to the device. The mechanical power entering through the input shafts is distributed over the various output shafts. A part of this power can possibly be lost in the device.
  • such a mechanical power distributor device is produced at using gear trains or planetary gear trains and is characterized mechanically by a mechanical power distribution function between the different shafts.
  • the power distributor 2 is connected to the output shaft of the powertrain 1, and its various output shafts are connected to the primary or input shafts of the various parallel tracks. Particularly in the preferred embodiment, these are: the continuously variable speed controller 9; two decoupling systems 3 and 7; and the kinematic path 8.
  • the power distributor 5 includes an output shaft which is connected to the drive wheels 6, for example by means of a differential bridge as is known.
  • the decoupling systems 3 and 7 are produced using dogs.
  • the decoupling systems 3 and 7 are produced using clutches of which an input shaft is connected to an output shaft of the mechanical power distributor 2 and an output shaft is connected to an input shaft of the power distributor 5.
  • the two decoupling systems 3 and 7 are, during a mode change command applied by the control device mode change C, coupled simultaneously for a predetermined period of change of mode.
  • the clutches are piloted clutches and each comprise at least one electric or electrically driven hydraulic actuator which mobilizes the striping plate when an input terminal of its own clutch controller is connected to a suitable output terminal of the mode change control device C.
  • the decoupling systems 3 and 7 are produced using dog mechanisms which, too, are implemented with electric or electric actuators actuated electrically, each provided with an electronic controller a control terminal of which is connected to a suitable terminal of the mode change control device C.
  • the kinematic characteristics of the power distributors 2 and 5 are expressed as a function of the operating characteristics as constants which specify each of these two components.
  • they place in parallel the transmission chain 8, the variator 9, the decoupling system 3, the decoupling system 7, so that if the variator 9 is at one speed ⁇ V ⁇ on its input shaft, that its output speed control is ⁇ v0 that we have ⁇ 3 , the speed control at the input of the decoupling system 3, o 3o the speed control in output of the decoupling system 3, ⁇ 7l the rotation speed at the input of the decoupling system 7, ⁇ o the rotation regime at the output of the decoupling system 7, the kinematic state of the system can be expressed by the matrix relationship: (1)
  • ABCDEFZ GHIJKLMNO in which the coefficients A, B, C, D, E, F, G, H, I, J, K, L, M, N, O are constants characterizing the power distributors 2 and 5 as well as the or the kinematic chains 8.
  • Each element z [a] [b] of the matrix Z is defined by construction of the transmission system of the invention. It can be measured by operating the transmission system for a given input regime and by measuring the five rotation regimes corresponding to the components of the vector represented in the left member of the relation (1), then by solving the system represented by the relation (1).
  • the kinematic characterization matrix Z comprises, regardless of the number of parallel channels of the device of the invention, the same number of components A to O. In fact, the matrix Z is defined on permanent elements of the device according to the invention , to know :
  • variable controller 9 by its input regs, v , and output ⁇ v0 ;
  • first 3 and second 7 decoupling systems by their input regs ⁇ 3 , and ⁇ 7l and output ⁇ 3o and ⁇ o ;
  • the components A to O can be obtained by measuring the input and output regimes and solving the linear system of equation (1), they can thus be known to those skilled in the art, be calculated directly by analyzing the mechanical characteristics of the elements of the various components of the transmission device as it is made.
  • the transmission mode i is determined by the mode change control device or controller C of the device which can be activated by the driver or by an automatic transmission computer.
  • This transmission mode i is determined by the closure of one of the decoupling systems.
  • the controller C determines the change in transmission mode and incorporates means for determining the optimal condition for carrying out mode change for a multi-mode transmission device whose kinematic characteristics are translated by the kinematic characterization matrix Z , or matrix of kinematic constants, and which must itself respect a structural condition, defined below.
  • Each transmission mode i can be characterized by two numbers, respectively:
  • Kv, ratio of the drive in transmission mode i. a> ./
  • Each transmission mode i can be characterized by the fact that one of the decoupling systems is closed.
  • control device C keeps the overall ratio of the transmission when changing modes:
  • control device C keeps the drive in a stable position, that is to say:
  • Kv, Kv, at the point of mode change.
  • the invention therefore starts from the observation that, for any two-mode transmission system characterized by the Z matrix of kinematic constants, there is a reduction in the input and output regimes of the two decoupling systems involved in a mode change are equal.
  • controller C When controller C applies a mode change procedure, i.e. a command to switch from mode i to mode j, for example at the request of the driver or at the request of an automaton such as an automatic transmission computer, it must place the parallel channels of the transmission device, namely the variator 9 and the chain.
  • transmission 8 and the two decoupling systems 3 and 7 in states such as the overall reduction ratio of the transmission device, defined by the matrix Z, namely:
  • the notation C ⁇ y designates the torque parameter measured on track x or the component x (wheel, motor: ice, v: variator) in the transmission mode y, or in the coexistence of two transmission modes i and j engaged simultaneously.
  • We therefore want: c wheel, 1 c rm, e , ⁇ ⁇ ** - "** • ** " - 1 2 at the point of mode change.
  • mode 1 at the mode change point, there is the decoupling system 7 which is still open and therefore its torque at its terminals is zero.
  • the decoupling system 3 is still closed, and if we assume its efficiency at 1, we then have an identical torque at the input and output of this decoupling. So in mode 1, at the mode change point we have:
  • the variator has mechanical losses
  • the controller C When the transmission device respects, by its definition in kinematic characterization matrix Z, the condition (EQ 2), when the controller C of this transmission detects that the transmission ratio respects (EQ 1), then the controller C can instantly switch to one or other of the two modes i and j passing through a phase where the two modes are simultaneously present, on each of the channels 3 and 4.
  • the controller C includes a first test means of the condition (EQ 1) and a second means for applying a change in transmission modes, activated by said first means.
  • the second means then applies, as a function of control constraints, an order for changing transmission modes, which can be instantaneous, intended in particular for the variator 9 and the decoupling systems 3 and 5.
  • the mode change control device C comprises means for controlling, at least during the mode change period, on each parallel channel 3, 7 on which a decoupling system is arranged, a reg ime of operation in which the mechanical power is kept constant at the input and / or at the output of the variable speed drive 9.
  • the mode change period is then controllable as a function of external constraints for driving the vehicle, particularly managed by the driver and / or the on-board computer.
  • the constant mechanical power is, in a particular case, zero mechanical power.
  • FIG. 2 an operating diagram of the variator 9 is shown.
  • the values of the ratio of the variator 9 ie kv going from kvmin to a maximum value kvmax, are plotted.
  • the function of the transmission ratio kT is carried, which traverses the negative values from kTmin up to a maximum positive value kTmax
  • the transmission device works in the forward direction for the positive values of the transmission ratio k * r and in reverse for the negative values of the transmission ratio k ⁇ .
  • Mode 1 its operating characteristic is shown in the curve denoted "Mode 1”.
  • Mode 2 its operating characteristic is shown in the curve denoted "Mode 2”.
  • the controller C determines a mode change between "Mode 1" and “Mode 2”, it regulates the device so that the aforementioned conditions are fulfilled by the transmission device. In the case of FIG. 2, this regulation leads to determining the mode change point at the point referenced cnm mode change defined as the point of intersection of the characteristics "Mode 1" and "Mode 2".
  • FIG. 3 a time diagram is shown of the state of engagement E of two decoupling systems or clutches in a multi-mode transmission device according to the embodiment of FIG. 1.
  • the state of the clutch E 1 and the state of the clutch E2 are complementary to the dates 0 to t1, then to the dates t2 at the end of the graph. Between the dates t1 and t2, the two clutches E1 and E2 are engaged simultaneously, thus allowing the controller C to change modes, and in the case of Figure 3, leaving only the clutch E2 associated with the second engaged mode.
  • FIG. 4 there is shown another embodiment of the device of the invention, in which the elements already described using Figure 1 are shown with the same references and will not be further described.
  • the embodiment of FIG. 4 comprises an additional kinematic channel L15, parallel to the other identical channels 9, 1 0, 1 1 and L 16 to those of FIG. 1.
  • the input shaft 15 of the variator r 9 is coupled to a first output shaft of the power distributor 2 connected to the output shaft 12 of the powertrain 1.
  • a second output shaft 14 of the distributor 2 is connected to the input of a kinematic channel L16 whose output shaft is connected to an input of the power distributor 5.
  • the distributor 2 is connected to the input of kinematic path L 1 6 whose output is connected to the output distributor 5.
  • a controller C is integrated into the transmission device of the invention which comprises a means for testing the condition (EQ 1) and a means for making the power transfer coexist during the time t2 - t1 ( Figure 3) by the two channels represented by the two modes of transmission, and then means to change modes instantly depending on piloting constraints.
  • the controller C essentially controls the two clutches 10 and 1 1 and the variator 9.
  • the transmission device verifies by construction the condition (EQ. 2) by the choice of the components A to O of the matrix Z of the kinematic coefficients, which determines the criteria for the construction of the channels and the distributors of the transmission device.
  • the present invention also applies to the case of transmissions in which it is sought to switch between two modes by passing through a phase of cumulation of the engagement of the two modes.
  • the principle remains the same for a multi-mode transmission having more than two modes.
  • the passage from one mode to the other is done by the simultaneous engagement of the modes concerned, under the conditions that the reduction ratio is that corresponding to the equation EQ 1 of the modes concerned and that the transmission system of apart from its characteristic matrix responds well to the equation EQ 2 for the modes concerned.
  • the transmission device uses a dog clutch as a decoupling system.
  • the controller C comprises a first test means for detecting when the speeds (or speeds) of entry and exit of the two decoupling systems are zero.
  • the first test means detects such a situation, it produces a signal to activate a second means of the controller C to apply a mode change command to the transmission device, essentially to the dog decoupling systems and to the variator. continued.

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Abstract

La présente invention concerne un dispositif de transmission multi-modes. Elle concerne aussi un véhicule utilisant un tel dispositif. Le dispositif de l'invention comporte essentiellement plusieurs voies cinématiques parallèles (3, 4, 7, 8) et un dispositif de commande (C) de changement de modes de transmission qui travaille de sorte que la durée de changement de mode soit aussi réduite que possible tout en sauvegardant la continuité du couple à la roue et une bonne synchronisation des vitesses dans le système de transmission. Le groupe motopropulseur (1) délivre sa puissance mécanique à la charge entraînée constituée par le train de roues motrices (6) à travers une pluralité de chemins cinématiques (3, 4, 7, 8) de sorte que, lors du changement de modes, les diverses voies (3, 7) restent simultanément engagées. Application aux véhicules automobiles.

Description

"Dispositif de transmission multi-modes pour véhicule automobile et véhicule utilisant un tel dispositif
La présente invention concerne un dispositif de transmission multi-modes. pour véhicule automobile Elle concerne aussi un véhicule utilisant un tel dispositif.
Dans l'état de la technique, on a déjà proposé des systèmes de transmission qui permettent de transformer de l'énergie mécanique produite par un moteur en une énergie mécanique utilisée sur les roues du véhicule, essentiellement en vue d'entraîner le véhicule en mouvement ou pour contrôler ce mouvement. Le moteur peut être composé par un seul moteur qui peut être un moteur électrique ou un moteur thermique comme un moteur à explosions. Le moteur peut être constitué par une combinaison d'au moins deux moteurs, de même type ou de types différents, qui fonctionnent en même temps ou à des dates différentes. C'est le cas d'une propulsion hybride dans laquelle le groupe motopropulseur comporte un moteur thermique à explosions et un moteur électrique, qui peuvent selon le mode de fonctionnement du groupe motopropulseur, fonctionner en même temps, et ou bien en parallèle sur le système de transmission, ou bien à des tâches différentes, comme la recharge de la batterie de traction par le moteur électrique travaillant en génératrice, et le moteur thermique fonctionnant à la fois pour entraîner le véhicule et pour entraîner l'arbre de la génératrice. Le système de transmission comporte des composants mécaniques de divers types : mécanique, hydraulique, électrique notamment. Du fait qu'une pluralité de composants est utilisée aujourd'hui dans un système de transmission, une pluralité de chemins est créée par la combinatoire des chemins réunissant les points d'entrée et de sortie des divers composants, surtout si on vise à exploiter une telle combinatoire pour améliorer l'adaptation du véhicule à la diversité des situations de conduite, généralement mal assurée avec une seule solution.
Dans l'état de la technique, on a déjà proposé des moyens pour réaliser des systèmes de transmission qualifiés de " ulti- modes" parce qu'ils peuvent être commandés dans un mode sélectionné parmi une pluralité de modes spécifiques au système de transmission. Dans l'état de la techn ique, de tels systèmes de transmission comportent un système de découplage comme un embrayage ou un crabot, pour assu rer le basculement d'un mode initial à un autre mode. Dans l'état de la techniq ue, pour un système de transmission multi-mode, le bascu lement d'un mode à l'autre ne garantit pas un bon ag rément de conduite au conducteur.
La présente invention apporte une réponse à ces divers problèmes en proposant un nouveau dispositif de transmission multi-modes.
A cette fin, le dispositif de l'invention comporte une pluralité de voies parallèles comprenant :
- au moins deux voies contenant chacune u n dispositif de découplage ,
- au moins une voie contenant une chaîne cinématiq ue, comme un système mécanique à dému ltiplication fixe ; et
- une voie contenant un variateur de vitesse continu qui sont ensemble connectées entre un répartiteu r de puissance mécanique d'entrée connecté à une source d'énerg ie mécanique comme un g roupe motopropulseur et u n répartiteu r de puissance méca nique de sortie connecté sur les roues motrices d'un véhicule et un dispositif de commande de changement de mode qui active le changement de mode entre au moins deux des voies contenant un dispositif de déco uplage de sorte qu'au changement de mode de transmission , pendant une durée prédéterminée de changement de mode, les deux voies sont engagées simultanément.
Selon un autre aspect de l'invention , le variateur de vitesse continu est de type électrique. Selon un autre aspect de l'invention , le variateu r électrique est constitué autour de deux machines électriq ues de traction ou d'une machine électrique de traction et un second moteur électriq ue de variateur, notamment pour réaliser un groupe motopropulseur hybride. Selon un autre aspect de l'invention , le dispositif de commande de changement de mode comporte un moyen pour commander su r chaque voie parallèle u n rég ime de fonctionnement qui permet de conserver un même rapport de démultiplication globale du système de transmission . Selon un autre aspect de l'invention, le variateur de vitesses coopère avec un d ispositif de synchronisation de vitesses.
Selon un autre aspect de l'invention , le dispositif de commande de changement de modes comporte un moyen pour commander le fonctionnement du variateur de vitesses de sorte que, pendant le changement de modes, le rapport des vitesses entre l'entrée et la sortie du variateur est constant.
Selon un autre aspect de l'invention , le dispositif de commande de changement de modes comporte un moyen pour commander, au moins pendant la période de changement de modes, sur chaque voie parallèle un régime de fonctionnement dans leq uel la puissance mécanique est maintenue constante à l'entrée et/ou à la sortie du variateur de vitesses, pa rticulièrement une puissance mécanique nulle. Selon un autre aspect de l'invention , le dispositif de l'invention comporte au moins deux systèmes de découplage pou r orienter de la puissance mécanique vers l'une d 'au moins deux voies cinématiques, chacune caractérisant un mode de transmission , et le dispositif de commande de changement de modes comporte un moyen pour commander un couplage simu ltané des systèmes de découplage pendant la durée de changement de modes.
Selon un autre aspect de l'invention , le dispositif de transmission comporte comme répartiteur d'entrée une pluralité de répartiteu rs de puissance mécanique dont le premier est connecté à la sortie du groupe motopropulseu r et dont les sorties sont connectées aux arbres primaires des systèmes de découplage commandés par le dispositif de commande de changement de mode, à l'arbre d'entrée du variateur de vitesses continu et à l'arbre d'entrée d'au moins une chaîne cinématique.
Selon un autre aspect de l'invention , le dispositif de transmission comporte comme répartiteur de sortie une pluralité de répartiteurs de puissance mécanique dont le dernier comporte un arbre de sortie connecté aux roues du véhicule, les arbres de sortie des systèmes de découplage, l'arbre de sortie du variateur de vitesses et l'arbre de sortie d'au moins une chaîne cinématiq ue sont connectés aux arbres d'entrée de ladite plu ralité de répartiteurs de puissance.
Selon un autre aspect de l'invention , le dispositif de transmission est constitué de sorte qu'au moins l'un des systèmes de découplage est un système à crabots. Le contrôleur comporte un premier moyen de test pour détecter quand les vitesses d'entrée et de sortie des deux systèmes de découplage sont nulles et pour activer un second moyen pour appliquer une commande de changement de mode.
Selon un aspect de l'invention , le dispositif de transmission , afin de garantir un bon agrément de cond uite au cond ucteu r, particu lièrement un agrément acoustique, comporte u n dispositif de contrôle C dans lequel est activé un moyen pour conserver le rapport global de la transmission lors du changement de mode : κ l = κ 2 = K d"" , le rapport global du dispositif de transmission étant défini par la relation : K, = ωroue ι / ωιce ι dans le mode de transmission i ; dans laquelle ωroue ι est le régime de sortie du répartiteur de sortie et ωιce ι est le régime d'entrée du répartiteur d'entrée dans le mode i de transmission.
Selon un aspect de l'invention, le dispositif de transmission , afin de minimiser le risque de choc à la roue, comporte un dispositif de contrôle C dans lequel est activé un moyen pour maintenir le variateur dans une position stable, c'est à dire dans lequel les rapports de variateur sont égaux dans les deux modes 1 et 2 : Kv , = Kv 2 au point de changement de mode, le rapport de variateur dans le mode i (i = 1 ou 2) étant défini par le rapport des régimes de sortie ωv0 ι et d'entrée ωV! ι du variateur dans le mode i.
Selon un aspect de l'invention , le dispositif de transmission est défini par une matrice Z de coefficients cinématiques, A à O, définis par la relation :
Figure imgf000007_0001
dans laq uelle la matrice Z est exprimée par
A B C D E F z = G H I J K L XI N O et dans laquelle la matrice Z est définie sur des éléments permanents du dispositif de transmission , à savoir :
- le variateur par ses régimes d'entrée ωv* et de sortie ωv0 ;
- les premier et second systèmes de découplage par leu rs rég imes d'entrée ω3l et ω7l et de sortie ω3o et ω7o ;
- le répartiteur d'entrée par son régime d'entrée ω ,ce ;
- le répartiteur de sortie par son régime de sortie ωr0Ue ; et le contrôleur comporte un moyen de changement de mode pour placer les voies parallèles du d ispositif de transm ission dans des états tels que le rapport g lobal du dispositif de transmission caractérisé par la matrice Z, soit :
_ - - D )* (i - )+ (c - F )* (G - J)
K , = K -, K chui
(B - E )* (J - L )- (C - F )* (H - K ) Selon un autre aspect de l'invention, le dispositif de transmission est défini par une matrice Z de coefficients cinématiques, A à O, définis par la relation :
Figure imgf000008_0002
dans laquelle la matrice Z est exprimée par :
Figure imgf000008_0001
et dans laq uelle la matrice Z est définie su r des éléments permanents du d ispositif de transmission , à savoi r .
- le variateu r par ses régimes d'entrée ωv, et de sortie ωvo ;
- les premier et second systèmes de découplage par leu rs rég imes d'entrée ω3l et ω7l et de sortie ω3o et ω7o ;
- le répartiteur d'entrée par son régime d'entrée ωιce; - le répartiteur de sortie par son rég ime de sortie ωr0ue ; et, dans le cas où le variateur présente des pertes négligeables ou inférieures à un seu il prédéterminé, vérifient la relation :
M_ = (A - D )* (l - Z. ) - (C - F )* (G - J ) N (B - E )* (i - Z, )- (C - F )* (H - K )
Selon un aspect de l'invention , le dispositif de transmission est défini par une matrice Z de coefficients cinématiq ues, A à O, définis par la relation :
Figure imgf000009_0003
dans laquelle la matrice Z est exprimée par
Figure imgf000009_0001
et dans laquelle la matrice Z est défin ie sur des éléments permanents du dispositif de transmission, à savoir :
- le variateur par ses régimes d'entrée ωv* et de sortie ωvo ;
- les premier et second systèmes de découplage par leurs rég imes d'entrée ω3, et ω , et de sortie ω3o et ω o ;
- le répartiteur d'entrée par son régime d'entrée ω,ce;
- le répartiteur de sortie par son régime de sortie ωr0ue ; le dispositif de transmission étant construit de façon à respecter une condition définie par :
Figure imgf000009_0002
et, le contrôleur C de transmission comporte un premier moyen pour détecter que le rapport global de la transmission respecte une condition : chm (A - D)*(l - L)+(C - F)* (G - J)
K^ Kι = K ~ ( B-Ey(l- L)-(C- F)*(H -K) ' et un second moyen pour produire un ordre de passage instantané dans l'un ou l'autre de deux modes i et j de transmission en passant par une phase où les deux modes sont simultanément présents, sur chacune des voies parallèles.
Enfin, l'invention concerne aussi un véhicule automobile qui utilise un dispositif de transmission défini comme il est défini plus haut.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description détaillée qui suit pour la compréhension de laquelle on se reportera aux dessins annexés dans lesquels :
- la figure 1 est un schéma bloc du principe de fonctionnement d'un premier mode de réalisation du dispositif de l'invention ;
- la figure 2 est un graphe expliquant le fonctionnement d'un dispositif exploitant le principe de la figure 1 ;
- la figure 3 est un graphe expliquant le fonctionnement d'un dispositif exploitant un second mode de réalisation du dispositif de l'invention ; et
- la figure 4 est un schéma bloc du principe de fonctionnement d'un autre mode de réalisation du dispositif de l'invention.
A la figure 1, on a représenté un schéma bloc du principe de fonctionnement d'un premier mode de réalisation du dispositif de l'invention. Il s'agit du mode préféré de réalisation de l'invention. Le dispositif de transmission comporte quatre voies parallèles le long de chacune desquelles transite une fraction de la puissance mécanique produite par un élément moteur 1 comme un groupe motopropulseur d'un véhicule, et un élément entraîné 6 comme un essieu de roues motrices d'un véhicule. Le groupe motopropulseur 1 peut être constitué par un ou plusieurs moteurs de un ou plusieurs types, comme un moteur électriq ue et un moteur à explosion . Le dispositif de l'invention peut aussi comprendre des moteurs sur certaines voies cinématiques de transmission placées en parallèle comme la voie 8, qui, dans le cas général, peut être augmentée par une pluralité de voies parallèles de même nature.
La puissance motrice disponible en sortie d u groupe motopropulseur 1 présente une caractéristique de fonctionnement en vitesse de rotation ωtce de l'arbre de sortie du g roupe moteur 1 et en couple mécan ique C,cβ. La puissance effective disponible à la roue en entrée du dispositif entraîné 6 présente une caractéristique de fonctionnement en vitesse de rotation ωr0Ue de l'arbre d'entrée du dispositif de répartition de pu issance à la roue 6 et en couple mécanique Croue-
Le dispositif de transmission de l'invention comporte un dispositif de commande C qui est connecté d'une part au système de contrôle du véhicule (non représenté aux dessins) et d'autre part aux entrées de commande des composants contrôlables du d ispositif de transmission proprement dit. Ce sont notamment :
- un variateur de vitesses continûment variable 9 et
- des systèmes de découplage 3 et 7.
Selon l'invention , le dispositif de commande C opère un changement de mode en commandant un changement de chemin de transfert de puissance mécanique entre les d ifférentes voies parallèles 3, 7, 8 et 9.
Dans un mode particulier de réalisation de l'invention , le variateur de vitesses continûment variable 9 est un variateur de vitesses à moteu r électrique. Dans un tel cas , les moteurs électriq ue du variateur 9 comporte un contrôleur q ui présente une borne d'entrée de contrôle du fonctionnement des moteurs électrique du variateur, de sorte que, quand cette borne d'entrée est connectée à une sortie convenable du d ispositif de commande de changement de modes C, son fonctionnement puisse être contrôlé selon l'invention.
Dans un mode particulier de réalisation , le variateur électriq ue est composé autour de deux machines électriques de traction , ou une machine électrique de traction et un moteur électriq ue de variateur, qui sont montés en variateurs électriques ainsi qu'il est connu de l'homme de métier, en particulier dans le cas où le dispositif de transmission de l'invention équipe un véhicule à propulsion hybride.
Dans un mode particulier de réalisation de l'invention , le variateu r de vitesses continûment variable 9 est un variateur de vitesses mécanique dont les composants de changement de démultiplication sont mus par des actionneurs électriques ou hydrauliq ues pilotés électriquement. Dans u n tel cas, chaq ue actionneur électrique du variateur 9 comporte un contrôleur q ui présente une borne d'entrée de contrôle du fonctionnement de l'actionneur électrique du variateur, de sorte que, quand cette borne d'entrée est connectée à une sortie convenable d u dispositif de commande de changement de modes C , son fonctionnement puisse être contrôlé selon l'invention .
Essentiellement, les chemins de puissance disponibles dans le dispositif de transm issions de l'invention sont répartis en sortie du d ispositif répartiteur de puissance mécanique 1 d'entrée et en entrée d u dispositif répartiteur de puissance mécan iq ue 5. U n d ispositif répartiteur de puissance mécaniq ue est principalement réalisé à l'aide de plusieurs arbres par lesquels la puissance transite du ou vers le d ispositif. La puissance mécaniq ue entrant par les arbres d' entrée est répartie sur les différents arbres de sortie . Une part de cette puissance peut éventuellement être perd u dans le d ispositif. Préféreπtiellement, un tel d ispositif répartiteur de puissance mécanique est réalisé à l'aide de trains d'engrenages ou de trains épicycloïdaux et se caractérise mécaniquement par une fonction de répartition de puissance mécaniq ue entre les différents arbres.
On note que, surtout quand il est réalisé par un train d'eng renages ou par un train épicycloïdal, u n tel d ispositif mécanique est essentiellement réversible, et qu'une combinaison de répartiteurs de puissance peut être aussi bien commuté en mode rassembleur de puissance qu'en mode diviseur de puissance. Dans un mode préféré de réalisation , représenté à la
Figure 1 , le répartiteur de puissance 2 est connecté à l'arbre de sortie du groupe motopropulseur 1 , et ses différents arbres de sortie sont connectés aux arbres primaires ou d'entrée des diverses voies parallèles. Particulièrement dans le mode de réalisation préféré, il s'agit : du variateur de vitesses continûment variable 9; des deux systèmes de découplage 3 et 7 ; et de la voie cinématique 8. Le répartiteur de puissance 5 comporte un arbre de sortie qui est connecté aux roues motrices 6 , par exemple par l'intermédiaire d'un pont différentiel ainsi qu'il est connu.
Dans un mode particulier de réalisation , les systèmes de découplage 3 et 7 sont réalisés à l'aide de crabots. Dans un mode particulier de réalisation, les systèmes de découplage 3 et 7 sont réalisés à l'aide d'embrayages dont un arbre d'entrée est connecté à un arbre de sortie du répartiteur de puissance mécaniq ue 2 et un arbre de sortie est connecté à un arbre d'entrée d u répartiteur de puissance 5. Selon l'invention, dans un mode préféré de réalisation , les deux systèmes de découplage 3 et 7 sont, lors d 'une commande de changement de mode appliq ué par le dispositif de commande de changement de mode C , couplés simultanément pendant une période prédéterminé de changement de mode. Une telle caractéristique de l'invention, qui sera détaillé plus loin , assure un changement de mode sans "à- coups" dans le dispositif de transmission , parce q ue la puissance mécanique est alors contrôlée parfaitement ainsi qu'il sera décrit plus loin . Dans un tel mode de réalisation, les embrayages sont des embrayages pilotés et comportent chacun au moins un actionneur électrique ou hyd raulique piloté électriq uement qui mobilise le plateau d'emb rayage quand une borne d'entrée de son propre contrôleur d'embrayage est connectée à une borne de sortie convenable du dispositif de commande de changement de modes C.
Dans un autre mode de réalisation , les systèmes de découplage 3 et 7 sont réalisés à l'aide de mécanismes à crabots qui, eux aussi, sont mis en œuvre avec des actionneurs électriq ues ou hydraulique pilotés électriquement, chacun doté d 'un contrôleur électronique dont une borne de commande est connectée à une borne convenable du dispositif de commande de changement de modes C .
Les caractéristiques cinématiques des répartiteu rs de puissance 2 et 5 s'expriment en fonction des caractéristiques de fonctionnement comme des constantes q ui spécifient chacun de ces deux composants. Quand ils sont montés dans le dispositif de transmission de l'invention , ils placent en parallèle la chaîne de transmission 8 , le variateur 9, le système de découplage 3 , le système de découplage 7, de sorte que si le variateur 9 est à une vitesse ωVι sur son arbre d'entrée , que son rég ime de rotation en sortie est ωv0 que l'on a ω3, le rég ime de rotation en entrée du système de découplage 3 , ω3o le rég ime de rotation en sortie du système de découplage 3 , ω7l le régime de rotation en entrée du système de découplage 7 , ω o le rég ime de rotation en sortie du système de découplage 7 , on peut exprimer l'état cinématique du système par la relation matricielle : (1 )
Figure imgf000015_0001
dans laq uelle la matrice Z est exprimée par :
A B C D E F Z = G H I J K L M N O dans laquelle les coefficients A, B, C, D, E, F, G, H , I , J , K, L, M, N , O sont des constantes caractérisant les répartiteurs de puissance 2 et 5 ainsi que la ou les chaînes cinématique 8. Chaque élément z[a][b] de la matrice Z est défini par construction du système de transmission de l'invention . Il peut être mesuré en faisant fonctionner le système de transmission pour un régime d'entrée donné et en mesurant les cinq régimes de rotation correspondants aux composantes du vecteur représenté au membre de gauche de la relation (1 ), puis en résolvant le système représenté par la relation (1 ).
La matrice Z de caractérisation cinématique comporte, q uelque soit le nombre de voies parallèles du dispositif de l'invention , le même nombre de composantes A à O. En effet, la matrice Z est définie sur des éléments permanents d u dispositif selon l'invention, à savoir :
- le va riateur 9 par ses rég imes d'entrée ωv, et de sortie ωv0; - les premier 3 et second 7 systèmes de découplage par leurs rég imes d'entrée ω3, et ω7l et de sortie ω3o et ω o ;
- le répartiteurs d'entrée 2 par son rég ime d'entrée ωιce; le répartiteur de sortie 5 par son régime de sortie ωrroue.
Enfin , si les composantes A à O peuvent être obtenus par mesures des régimes d'entrée et de sortie et résolution du système linéaire de l'équation (1 ), elles peuvent ainsi q u'il est connu de l'homme de métier, être calculé directement par analyse des caractéristiques mécaniques des éléments des divers composants du d ispositif de transmission tel q u'il est réalisée.
Le mode de transmission i, i étant un entier, est déterminé par le dispositif de commande de changement de mode ou contrôleur C du dispositif qui peut être activé par le conducteur ou par un calculateur de transmission automatique. Ce mode de transmission i est déterminé par la fermeture de l' un des systèmes de découplage. En particulier, le contrôleur C détermine le changement de mode de transmission et incorpore des moyens pour déterminer la condition optimale de réalisation de changement de mode pour un dispositif de transmission multi- modes dont les caractéristiques cinématique sont trad uites par la matrice Z de caractérisation cinématique, ou matrice des constantes cinématiques, et q ui doit elle même respecter une condition structurelle, définie plus loin.
Chaque mode de transmission i peut être caractérisé par deux nombres, respectivement :
K t = — !""e •' rapport de démultiplication globale du dispositif ω dans le mode i de transmission ;
£> ,
Kv , = rapport du variateur dans le mode i de transmission . a> ./
Ce rapport peut éventuellement être infini si ωVj,, = 0.
Chaque mode de transmission i peut être caractérisé par le fait qu' un des systèmes de découplage est fermé. Dans un mode préféré de réalisation, le système de transmission possède seulement deux modes (i = 1 ou i = 2) .
Le mode 1 est déterminé par le fait que le système de découplage 3 est fermé : ω j, = -o 3„ Rég imes de rotation des arbres d' entrée et de sortie du système de découplage 3. Avec la relation (1), on a donc :
A * ω ,u. + B * ω m„ + C * ω ,„ = D * ω κt + E * ω mm --*- F * ω „, soit en mode 1 : ω = (A ~ D^* ω<" + (β - E)* ω rnm (2)
(F - C) ' Le mode 2 est déterminé par le fait que le système de découplage 7 est fermé: ωη, = ωlυ Régimes de rotation des arbres d'entrée et de sortie du système de découplage 7.
Avec la relation (1), on a donc : G * ω ,„ + H * ω mκ + I * ω „, = J * ω ιcι! + K * ω rmκ + L * ω „ soit en mode 2 :
Figure imgf000017_0001
Afin de garantir un bon agrément de conduite au conducteur, particulièrement un agrément acoustique, le dispositif de contrôle C conserve le rapport global de la transmission lors du changement de mode :
K , = K 2 = K c'""
Afin de minimiser le risque de choc à la roue, le dispositif de contrôle C maintient le variateur dans une position stable, c'est à dire :
Kv , = Kv , au point de changement de mode.
Or avec la relation (1) :
Kv = £ »i_ = M *ω>" + N *ωr0m +0* ωu = *ωlιe + N * ωmm + Q ωvι ωv, ωy,
Or en mode 1, on vérifie la relation (2), ce qui donne :
Kv , = = (M + N * κ c/"" )* (F - c )
( o
(A A - D n)Λ+ , f D c \* K v <-lιιn + (B - E)*
De même, on peut écrire en mode 2 au point de changement de mode :
Figure imgf000017_0002
Donc si l'on veut que Kv , = κ> 2 , alors on a :
( + N * K d"" )* (F -C) (M + N * Kcl"" )*(L - /) (A - D )+ (B - E )* K ϋm ' (G - J)+ (H - K)* K d"" soit :
K "»•• = - {A - D)* (1 - L)+ (C - F)* (G -J) (4)
(B - £)*(/- L)- (C - F )* (H - K ) Pour avoir un changement de mode qui permette de garantir un bon agrément de conduite, il est aussi nécessaire que, au point de changement de mode, les régimes d'entrée et de sortie du système de découplage, qui est encore ouvert, soient égaux. C'est à dire que, au point de changement de mode, en mode 1, on ω lι = ω η„ et en mode 2, on a ω3l = ω 3o
Pour avoir ωη, = ωla en mode 1, il faut que :
G * ω ,ce + H * ω rmκ + I * ω „ = J * ω ICI! + K * ω muι! + L * ω ,.,
Or en mode 1 : ω„ = (A - D)* ω + (B - E)* ω rιnκ
(F -c)
On en déduit donc que, avoir ωη, ***** ωη„ en mode 1, est équivalent à avoir :
K <""< -- ~ (A - D * (I - L)+ (C - F)* (G - J) (B - E)* (i - I )- (C - F )* (H - K)
Or, cette condition est vraie, puisque elle est identique à la relation (4).
On peut faire le même calcul pour le mode 2 et ainsi vérifier que l'on a bien : ω3/ = <y3„ au point de changement de mode.
L'invention part donc du constat que, pour tout système de transmission à deux modes caractérisé par la matrice Z des constantes cinématiques, il existe une démultiplication où les régimes d'entrée et de sorties des deux systèmes de découplages impliqués dans un changement de mode sont égaux.
Quand le contrôleur C applique une procédure de changement de mode, c'est-à-dire une commande pour passer du mode i à un mode j, par exemple sur la requête du conducteur ou sur la requête d'un automate comme un calculateur de transmission automatique, il doit placer les voies parallèles du dispositif de transmission, à savoir le variateur 9 et la chaîne de. transmission 8 et les deux systèmes de découplage 3 et 7 dans des états tels que le rapport global de démultiplication du dispositif de transmission, défini par la matrice Z, soit :
*, = *, - *"" -_ -(A→)*(!-L)+(C-FY G-j) (EQ 1)
1 - (B - E)*(I - L)- (C - F)* (H - K)
Dans ce qui suit, la notation Cχy désigne le paramètre de couple mesuré sur la voie x ou le composant x (roue, moteur : ice, v : variateur) dans le mode de transmission y, ou dans la coexistence de deux modes de transmission i et j engagés simultanément. On désire, de plus, que le couple à la roue soit maintenu lors du changement de mode, ceci afin d'éviter un choc dans le véhicule. On veut donc : c roue , 1 crm,e,ι = <**-" **•**«- 12 au point de changement de mode.
Dans le mode préféré de réalisation, en faisant l'hypothèse que le rendement de la chaîne cinématique et le rendement des répartiteurs de puissance vaut 1, c'est à dire que l'on n'a pas de perte dans les répartiteurs, on a la relation suivante :
Figure imgf000019_0001
(5)
Figure imgf000019_0002
relation (5) dans laquelle -Z1 est la matrice transposée de la matrice Z des constantes cinématiques et dont les composantes sont changés de signe.
En mode 1, au point de changement de mode, on a le système de découplage 7 qui est encore ouvert et donc son couple à ses bornes est nul. Le système de découplage 3 est lui encore fermé, et si l'on suppose son rendement à 1 , on a alors un couple identique en entrée et en sortie de ce système de découplage. Donc en mode 1, au point de changement de mode on a :
Figure imgf000020_0001
En mode 2, au point de changement de mode, on a le système de découplage 3 qui est ouvert et donc son couple à ses bornes est nul. Le système de découplage 7 est lui fermé, et si l'on suppose son rendement à 1, on a alors un couple identique en entrée et en sortie de ce système de découplage. Donc, en mode 2, au point de changement de mode, on a :
0 c /ce,2 A D G J M 0 B E H K N (7) c, ι.2 C F I L O -cηι
Afin de pouvoir engager les deux modes en même temps sans avoir de choc sur le couple à la roue, il est nécessaire que les variations de couple sur le variateur soient minimales. Dans le cas idéal : c c, et c ra,l = C,
Alors, selon l'équation de la conservation de puissance, on a aussi c = c,
De (6) et (7), on déduit :
0-£)*c3, = (H - κ)*cη, (A - D)*C3I = (G - J)*C7, (8)
(C - F)* C3l = (/ - )*C7,
Ces trois équations sont respectées si et seulement si c,, = c7l = o (9) ou :
(β-ε) _ (M - K) (A - D) _ (G -y) et (10)
(F -C) (L - I) (F -C) (L - l) Or si la relation (10) est respectée, alors d'après (2) et (3), le mode 1 est identique au mode 2 ce que l'on supposera donc faux par construction. On en déduit donc que c3l = cη, = o .
On peut écrire l'équilibre des puissances dans le variateur : c, ω ... + C , . - pv = o où Pv sont les pertes du variateur au point de changement de mode.
Or, on a fait l'hypothèse que la chaîne cinématique et les répartiteurs de puissance sont à rendement 1, donc on peut aussi écrire :
1 10 w C *- i c * ω " J e + C ,- rond * ω "*" roue - P ' v = 0 u
Or d'après (6) ou (7) et (9) on a
Figure imgf000021_0001
Les coefficients M et N se déduisent de la matrice Z (voir relation (1)).
15 Dans le cas idéal où Pv=0, c'est à dire un variateur sans perte, il est nécessaire que les coefficients M et N de la matrice Z soient tels que :
M (A - DY(I- L)-(C - FY(G - J) (12)
N (B - E)*(l - L)-(C - F )* (H - K) '
Dans le cas où le variateur présente des pertes 20 mécaniques, pour pouvoir engager les deux modes simultanément sans choc, il faut que d'une part, les pertes du variateur soient inférieures à un seuil prédéterminé, et d'autre part, il faut choisir les coefficients M et N de la matrice Z de façon que la relation (11) soit respectée.
25 Selon le principe de superposition, lorsque les deux modes sont engagés simultanément, on a :
Figure imgf000021_0002
Selon l'invention, dans le cas d'un variateur à pertes négligeables, les relations cWιl2 = crlΛ = c„,2 et c„„ 12 -= c„,A = c„„,2 et cft.,,2 = cΛr>l = c,te>2 et c „„„,,, =cro„t, ,, =cr„„e ,2 -sont vérifiées. Ainsi lorsque l'on engage simultanément les deux modes, il y a une parfaite continuité et donc un bon agrément de conduite.
Dans le cas où les relations cv/ = cw 2 =c„,2 et c,,,,, = cm,n = c vo, < πe sont pas exactement respectées alors C3 * et C7* ne sont pas nuls au point de changement de mode. Le changement de mode peut se traduire par un saut de couple sur le variateur, ce qui peut provoquer un choc jusqu'à la roue. Afin que celui-ci soit le plus faible possible, il faudra tendre vers les valeurs idéalement trouvées.
Il résulte de ce qui précède une contrainte structurelle sur le dispositif de transmission qui se traduit uniquement par une contrainte sur la matrice Z dont les coefficients doivent respecter l'égalité : M _ (A - DY(I-L)- (C - F)*(G -J) (EQ 2)
N (B - E)* (J - L)- (C - F)* (H - K)
Quand le dispositif de transmission respecte, de par sa définition en matrice Z de caractérisation cinématique, la condition (EQ 2), quand le contrôleur C de cette transmission détecte que le rapport de la transmission respecte (EQ 1), alors le contrôleur C peut instantanément passer dans l'un ou l'autre des deux modes i et j en passant par une phase où les deux modes sont simultanément présents, sur chacune des voies 3 et 4. A cette fin, le contrôleur C comporte un premier moyen de test de la condition (EQ 1) et un second moyen pour appliquer un changement de modes de transmission, activé par ledit premier moyen. Le second moyen applique alors, en fonction de contraintes de pilotage un ordre de changement de modes de transmission, qui peut être instantané, à destination notamment du variateur 9 et des systèmes de découplage 3 et 5. Dans un mode particulier de réalisation , le dispositif de commande C de changement de modes comporte un moyen pour commander, au moins pendant la période de changement de modes, sur chaque voie parallèle 3, 7 sur laquelle un système de découplage est disposé, un rég ime de fonctionnement dans lequel la puissance mécanique est maintenue constante à l'entrée et/ou à la sortie du variateur de vitesses 9. Dans une telle situation, la coexistence des deux modes de transmission i et j peut être prolongé arbitrairement pendant une période de cha ngement de modes , puis, l'ordre de changement de modes peut être instantanément exécuté, faisant passer le dispositif de transmission dans le mode j. Il est clair que la période de changement de modes est alors contrôlable en fonction de contraintes extérieures de pilotage du véhicule particulièrement gérées par le cond ucteur et/ou l'ordinateur de bord . La puissance mécanique constante est, dans un cas particulier, une puissance mécanique nulle.
A la figure 2, on a représenté un diagramme de fonctionnement du variateur 9. En abscisse, sont portées les valeurs du rapport du variateur 9, soit kv allant de kvmin à une valeur maximale kvmax. En ordonnée, est portée la fonction du rapport de transmission kT, qui parcoure les valeurs négatives depuis kTmin jusq u'à une valeur positive maximale kTmax
Le dispositif de transmission travaille en ma rche avant pour les valeurs positives d u rapport de transmission k*r et en marche arrière pour les valeurs négatives du rapport de transmission kγ. Lorsque le dispositif de transmission travaille en mode 1 , sa caractéristique de fonctionnement est représentée à la courbe notée "Mode 1 ". Lorsq ue le dispositif de transmission travaille en mode 2 , sa caractéristique de fonctionnement est représentée à la courbe notée "Mode 2". Lorsq ue le contrôleur C détermine un changement de mode entre "Mode 1 " et "Mode 2", il régule le dispositif de sorte q ue les conditions précitées soient remplies par le dispositif de transmission . Dans le cas de la figure 2, cette régulation cond uit à déterminer le point de changement de mode au point référencé cnm de changement de mode défini comme point d'intersection des caractéristiques "Mode 1 " et "Mode 2".
A la figure 3, on a représenté un diag ramme temporel de l'état d'engagement E de deux systèmes de découplage ou embrayages dans un dispositif de transmission multi-modes selon le mode de réalisation de la figure 1 . L'état de l'embrayage E 1 et l'état de l'embrayage E2 sont complémentaires des dates 0 à t1 , puis des dates t2 à la fin du graphe. Entre les dates t1 et t2, les deux embrayages E1 et E2 sont simultanément engagés, permettant ainsi au contrôleur C de changer de mode, et dans le cas de la Figure 3, de laisser seul l'embrayage E2 associé au second mode engagé.
A la Figure 4, on a représenté un autre mode de réalisation d u dispositif de l'invention, dans lequel les éléments déjà décrits à l'aide de la figure 1 sont représentés avec les mêmes références et ne seront pas plus décrits. Par rapport au mode préféré de réalisation de la Figure 1 , le mode de réalisation de la Figure 4 comporte une voie cinématique L15 supplémentaire, parallèle aux autres voies identiques 9, 1 0, 1 1 et L 16 à celles de la Figure 1 .
L'arbre d'entrée 15 du variateu r 9 est accouplé à un premier arbre de sortie du répartiteur de puissance 2 connecté à l'arbre de sortie 12 du groupe motopropulseur 1 . Un second arbre de sortie 14 d u répartiteur 2 est connecté à l'entrée d'une voie cinématique L16 dont l'arbre de sortie est connecté à une entrée d u répartiteur de puissance 5. De la même façon , le répartiteur 2 est con necté à l'entrée de la voie cinématique L 1 6 dont la sortie est connectée au répartiteur de sortie 5.
Un contrôleur C est intég ré au dispositif de transmission de l'invention qui comporte un moyen pour tester la cond ition (EQ 1 ) et un moyen pour faire coexister pendant la durée t2 - t1 (Figu re 3) de basculement le transfert de puissance par les deux voies représentées par les deux modes de transmission, et moyen ensuite pour changer de mode instantanément en fonction de contraintes de pilotage. Le contrôleur C commande essen- tiellement les deux embrayages 10 et 1 1 et le variateur 9. Le d ispositif de transmission vérifie par construction la condition (EQ. 2) par le choix des composantes A à O de la matrice Z des coefficients cinématiques, qui détermine les critères de construction des voies et des répartiteurs du dispositif de transmission .
La présente invention s'applique aussi au cas de transmissions dans lesq uelles on cherche à réaliser un basculement entre deux modes en passant par une phase de cumul de l'engagement des deux modes. Le principe reste en effet le même pour une transmission multi-mode ayant plus de deux modes. Le passage d' un mode à l' autre se fait par l' engagement simultané des modes concernés, aux conditions q ue le rapport de démultiplication soit celui correspondant à l'équation EQ 1 des modes concernés et q,ue le système de transmission de part sa matrice caractéristique répond bien à l'équation EQ 2 pour les modes concernés.
Dans un mode particulier de réalisation , le dispositif de transmission utilise à titre de système de découplage une boîte à crabots . Dans cette situation , qui correspond à une classe déterminée de matrices Z de constantes cinématiq ues, le contrôleur C comporte un premier moyen de test pour détecter quand les vitesses (ou régimes) d'entrée et de sortie des deux systèmes de découplage sont nulles. Quand le premier moyen de test détecte une telle situation, il produit un signal pour activer un second moyen du contrôleur C pour appliquer une commande de changement de mode à destination du dispositif de transmission, essentiellement vers les systèmes de découplage à crabots et vers le variateur continu.

Claims

REVEN DICATIO NS 1 - Dispositif de transmission caractérisé en ce q u'il comporte une pluralité de voies parallèles comprenant :
- au moins deux voies (3, 7) contenant chacune un dispositif de découplage ,
- au moins une voie contenant une chaîne cinématique (8), comme un système mécaniq ue à dému ltiplication fixe ; et
- une voie contenant un variateur de vitesse continu (9) ; qui sont ensemble connectées entre un répartiteur de puissance mécanique d'entrée (2) connecté à une source d'énergie mécanique (1 ) comme un groupe motop ropulseur et un répartiteur de puissance mécanique de sortie (5) connecté sur les roues motrices* d'un véhicule et un dispositif de commande (C) de changement de mode qui active le changement de mode entre au moins deux des voies (3, 7) contenant un système de découplage de sorte q u'au changement de mode de transmission , pendant une durée prédéterminée de changement de mode, les deux voies soient engagées simultanément. 2 - Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce q ue le variateur de vitesse continu (9) est de type électrique.
3 - Dispositif selon la revendication 2 , caractérisé en ce q ue le variateur électrique (9) est constitué autour de deux machines électriques de traction ou d'u ne machine électriq ue de traction et d'un second moteur électrique de variateur, notamment pour réaliser un g roupe motopropulseur hybride.
4 - Dispositif selon l'une des revend ications 1 à 3, caractérisé en ce que le d ispositif de commande (C) de changement de mode comporte un moyen pour commander sur chaque voie parallèle un régime de fonctionnement qui permet de conserver un même ra pport de démultiplication globale du système de transmission . 5 - Dispositif selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le variateur de vitesses (9) coopère avec un d ispositif de synch ronisation de vitesses.
6 - Dispositif selon l'une des revendications 1 ou 5, caractérisé en ce que le dispositif de commande (C) de changement de mode comporte un moyen pour commander le fonctionnement du variateur de vitesses (9) de sorte q ue, pendant le changement de mode, le rapport des vitesses entre l'entrée et la sortie du variateur (9) est constant. 7 - Dispositif selon l'une au moins des revendications 1 ou
6, caractérisé en ce que le d ispositif de commande (C) de changement de modes comporte u n moyen pour commander, au moins pendant la période de changement de modes, sur chaque voie parallèle (3, 7) un régime de fonctionnement dans lequel la puissance mécaniq ue est maintenue constante à l'entrée et/ou à la sortie du variateur de vitesses (9), particulièrement une puissance mécaniq ue nulle.
8 - Dispositif selon l'une au moins des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte au moins deux systèmes de découplage (3, 7) pour orienter de la puissance mécanique vers l'une d'au moins deux voies cinématiques, chacune caractérisant un mode de transmission , et en ce que le d ispositif de commande (C) de changement de modes comporte un moyen pour commander un couplage simultané des systèmes de découplage pendant la durée de changement de modes.
9 - Dispositif selon la revendication 1 , caractérisé en ce q u'il comporte comme répartiteur d'entrée (2) une pluralité de répartiteu rs de puissance mécaniq ue dont le premier est con necté à la sortie d u g roupe motopropulseur (1 ) et dont les sorties sont connectées aux arbres primaires des systèmes de découplage commandés par le d ispositif de commande (C) de changement de mode, à l'arbre d'entrée du variateur de vitesses continu (9) et à l'arbre d'entrée d'au moins une chaîne cinématique (8).
10 - Dispositif selon au moins l'une des revendications 1 ou 9 , caractérisé en ce qu'il comporte comme répartiteur de sortie (5) u ne pluralité de répartiteurs de puissance mécan ique dont le dernier comporte un arbre de sortie connecté aux roues (6) du véhicu le, les arbres de sortie des systèmes de découplage, l'arbre de sortie du variateur de vitesses et l'arbre de sortie d'au moins une chaîne cinématique (8) sont connectés aux a rbres d'entrée de ladite plu ralité de répartiteurs de puissance (5) .
1 1 - Dispositif selon l'une au moins des revendications 1 et 6 à 10 , caractérisé en ce que au moins l'un des systèmes de découplage (3, 7) est un système à crabots, et en ce que le contrôleur (C) comporte un premier moyen de test pour détecter q uand les vitesses d'entrée et de sortie des deux systèmes de découplage sont nulles et pour activer un second moyen pour appliquer une commande de changement de mode.
1 2 - Dispositif selon l'une au moins des revendications précédentes, caractérisé en ce que, afin de garantir un bon agrément de conduite au conducteu r, particulièrement un agrément acoustique, il comporte un dispositif de contrôle (C) dans lequel est activé un moyen pou r conserver le rapport global de la transmission lors du changement de modes : κ { = κ 2 = κ d " , le rapport global d u dispositif de transmission étant défini par la relation : K", = ωr0Ue ι / ω,ce ι dans le mode de transmission i ; dans laquelle ωr0ue ι est le rég ime de sortie d u répartiteur de sortie et ω,ce ι est le régime d'entrée du répartiteur d'entrée dans le mode i de transm ission .
1 3 - Dispositif selon l'une au moins des revendications précédentes, caractérisé en ce que, afin de minimiser le risque de choc à la roue, il comporte u n dispositif de contrôle (C) dans lequel est activé un moyen pour maintenir le variateur dans une position stable, c'est à dire dans lequel les rapports de variateur sont égaux dans les deux modes 1 et 2 :
K , = K 2 au point de changement de mode, le rapport de variateur dans le mode i (i = 1 ou 2) étant défini par le rapport des régimes de sortie ωv0 * et d'entrée ωv, , du variateur dans le mode i.
14 - Dispositif selon l'une au moins des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il est défini par une matrice Z de coefficients cinématiques, A à O, définis par la relation :
dans laquelle la matrice Z est exprimée par
Figure imgf000030_0001
A B C D E F G H I J K L M N O et dans laquelle la matrice Z est définie sur des éléments permanents du dispositif de transmission, à savoir :
- le variateur par ses régimes d'entrée ωVι et de sortie ωvo ; - les premier et second systèmes de découplage par leurs régimes d'entrée ω3, et ω7l et de sortie ω3o et ω o ;
- le répartiteur d'entrée par son régime d'entrée ω,ce ;
- le répartiteur de sortie par son régime de sortie ωroue ; et en ce qu'il comporte un contrôleur (C) qui comporte un moyen de changement de modes pour placer les voies parallèles du dispositif de transmission dans des états tels que le rapport global du dispositif de transmission caractérisé par la matrice Z, soit :
,,„, _ -(A - PY(f - L)+(C - F)* (G - J)
K, = K-, = K (B - £ )* (/ - L)- (C - F)* (H - K) 1 5 - Dispositif selon l'une au moins des revendications précédentes, caractérisé en ce que, il est défini par une matrice Z de coefficients cinématiques , A à O, définis par la relation :
dans laquelle la matrice Z est exprimée par
Figure imgf000031_0001
A B C D E F G H I J K L M N O et dans laquelle la matrice Z est définie sur des éléments permanents du d ispositif de transmission , à savoir :
- le variateur par ses régimes d'entrée ωVι et de sortie ωvo ;
- les premier et second systèmes de découplage par leurs régimes d'entrée ω3, et ω7l et de sortie ω3o et ω7o ;
- le répartiteur d'entrée par son régime d'entrée ωιce;
- le répartiteur de sortie par son rég ime de sortie ωr0Ue ; et, dans le cas où le variateur (9) présente des pertes négligeables ou inférieures à un seuil prédéterminé, vérifient la relation :
M (A - D )* (I - L )- (C - F (G - J )
N ~ (B - E )* (i - £ )- (C - F )* (N - K )
16 - Dispositif selon l'une au moins des revendications p récédentes, caractérisé en ce qu'il est défini par une matrice Z de coefficients cinématiques, A à O, définis par la relation :
dans laquelle la matrice Z est exprimée par
Figure imgf000031_0002
A B C
D E F
Z≈ G H I
J K L
M N O et dans laquelle la matrice Z est définie sur des éléments permanents du dispositif de transmission, à savoir :
- le variateur par ses régimes d'entrée ωvι et de sortie ωv0 ; - les premier et second systèmes de découplage par leurs régimes d'entrée ω3, et ω7 * et de sortie ω3o et ω7o ;
- le répartiteur d'entrée par son régime d'entrée ωjCe;
- le répartiteur de sortie par son régime de sortie ωr0Ue ; le dispositif de transmission étant construit de façon à respecter une condition définie par :
M (A - D)* (i - £)- (C - F)*(G - J) N ~ (B - E)* (i - £ )- (C - F )* (H - K) ' et en ce qu'il comporte un contrôleur (C) de transmission qui comporte un premier moyen pour détecter que le rapport global de la transmission respecte une condition : chm - (A - D)* (I - L)+ (C - F )* (G - J)
K, = K-, ≈ K
(B - £)*(/- £)- (C - F )*(H - K ) et un second moyen pour produire un ordre de passage instantané dans l'un ou l'autre de deux modes i et j de transmission en passant par une phase où les deux modes sont simultanément présents, sur chacune des voies parallèles.
17 - Véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comporte un dispositif de transmission défini selon l'une des revendications précédentes.
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