WO2016162609A1 - Chaine de traction de vehicule avec pont arriere hybride et vehicule a quatre roues motrices - Google Patents

Chaine de traction de vehicule avec pont arriere hybride et vehicule a quatre roues motrices Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to the field of transmission architectures for four-wheel drive road vehicles.
  • a four-wheel drive hybrid powertrain comprising a first axle of wheels coupled to an output differential of a main powertrain, and a second axle of wheels coupled to a mechanically connected bridge. at the output differential by a transmission shaft, and at an electric traction machine.
  • This invention also relates to a four-wheel drive vehicle provided with such a traction chain.
  • Hybridization of a vehicle rear axle consists of integrating an electric traction machine on the bridge, or differential, rear transmission.
  • an additional traction is introduced at an axle, for example the rear axle also receiving the movement of a traction machine implanted on the other axle, for example the front axle.
  • the movement is transmitted from the front axle to the rear axle by a transmission shaft oriented in the longitudinal direction of the vehicle. It is therefore desired to integrate an additional electrical machine at the rear axle, already coupled to a main traction machine by a longitudinal transmission shaft.
  • the electric machine must be able to provide power on the rear wheels, either in addition to the power provided by the drive shaft ("electric boost"), or in replacement thereof (purely electric propulsion).
  • US Pat. No. 8,672,068 discloses a four-wheel drive architecture with a transverse electric machine meshing directly with the bridge crown.
  • the electric machine is integrated in the crankcase of the rear axle.
  • the transmission architecture of the vehicle is strongly impacted by this hybridization, which also does not allow to decouple the electric machine, the transmission.
  • the present invention aims to limit the impact of hybridization of a rear axle on a vehicle transmission architecture, while allowing different modes of operation.
  • the electrical machine is connected to the transfer shaft by a first coupler and a gearbox.
  • the gearbox may be disposed at the bridge inlet, or inside its housing.
  • FIGS. 1A and 1B show the implantation of the electric machine
  • FIG. 2 is a kinematic diagram of the rear axle of FIG. 1B
  • FIG. 3 illustrates a 4X4 thermal operating mode
  • FIG. 4 illustrates a hybrid 4X4 operating mode
  • FIG. 5 illustrates an electrical mode of operation 4X2
  • FIG. 6 illustrates a purely electric 4X4 operating mode.
  • the vehicle comprises a gearbox 8 associated with the electric machine 7 and two couplers 9, 11, respectively located between the differential 3 and the gearbox 8, and between the electric machine 7 and the gearbox 8.
  • the electric machine 7 is connected to the transfer shaft 6 by the first coupler 9 and the gearbox 8.
  • the first coupler 9 is disposed on the transmission shaft 6, more precisely between the output differential 3 and the gearbox 8.
  • the gearbox is also mounted on the transfer shaft, at the entrance of the bridge 4. Without departing from the scope of the invention, it can also be arranged inside the deck housing.
  • the two couplers 9, 11 are preferably controlled couplers.
  • the rear axle 4 has an input ring 4a and a crown gear 4b.
  • the input ring 4a receives the movement of the angular gear 4b, mounted at the end of the transmission shaft 6.
  • the first coupler 9 makes it possible to establish or interrupt the transmission of the torque between the heat engine 1 and the gearbox 8.
  • the second coupler 11 makes it possible to establish or interrupt the transmission of the torque between the electric machine 7 and the gearbox 8.
  • the first coupler 9 is closed and the second coupler 11 is open.
  • the engine 1 provides torque to the rear axle, while the electric machine 7 does not provide.
  • the vehicle is in 4X4 thermal mode.
  • the mounting of the electric motor on the rear axle is independent of the definition of the main GMP because their functions are completely decoupled.
  • the contribution of torque on the rear axle of a 4X4 by an electric motor makes it possible to modify the dynamic behavior of the vehicle, because it allows a variation of the larger distribution of torque.
  • all-terrain the contribution of torque on the rear axle makes it possible to take advantage of all the potential of grip of the rear axle.
  • the mounting of the electric motor on the rear axle is simpler than on the thermal GMP.

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Abstract

Chaîne de traction hybride de véhicule à quatre roues motrices, comportant un premier essieu de roues couplées à un différentiel (3) de sortie d'un groupe motopropulseur principal, et un deuxième essieu de roues couplées à un pont (4) relié mécaniquement au différentiel de sortie (3) par un arbre de transmission (6), et à une machine électrique de traction (7), caractérisée en ce que la machine électrique (7) est reliée à l'arbre de transfert par un premier coupleur (9) et un réducteur (8).

Description

CHAINE DE TRACTION DE VEHICULE AVEC PONT ARRIERE HYBRIDE VEHICULE A QUATRE ROUES MOTRICES
La présente invention se rapporte au domaine des architectures de transmission pour véhicules routiers à quatre roues motrices .
Plus précisément, elle a pour objet une chaîne de traction hybride de véhicule à quatre roues motrices, comportant un premier essieu de roues couplées à un différentiel de sortie d'un groupe motopropulseur principal, et un deuxième essieu de roues couplées à un pont relié mécaniquement au différentiel de sortie par un arbre de transmission, et à une machine électrique de traction.
Cette invention a également pour objet un véhicule à quatre roues motrices pourvu d'une telle chaîne de traction.
L'hybridation d'un pont arrière de véhicule consiste à intégrer une machine électrique de traction sur le pont, ou différentiel, de transmission arrière. Dans le cas d'un véhicule à quatre roues motrices, on introduit une motricité additionnelle au niveau d'un essieu, par exemple l'essieu arrière recevant par ailleurs le mouvement d'une machine de traction implantée sur l'autre essieu, par exemple l'essieu avant. Le mouvement est transmis de l'essieu avant vers l'essieu arrière par un arbre de transmission orienté dans la direction longitudinale du véhicule. On souhaite donc intégrer une machine électrique additionnelle au niveau du pont arrière, déjà accouplé à une machine de traction principale par un arbre de transmission longitudinal. La machine électrique doit pouvoir apporter sa puissance sur les roues arrière, soit en complément de la puissance fournie par l'arbre de transmission (« boost électrique ») , soit en remplacement de celle-ci (propulsion purement électrique) .
Par la publication US 8 672 068, on connaît une architecture de transmission à quatre roues motrices, avec une machine électrique transversale engrenant directement sur la couronne de pont. La machine électrique est intégrée dans le carter du pont arrière. L'architecture de transmission du véhicule est fortement impactée par cette hybridation, qui par ailleurs ne permet pas de découpler la machine électrique, de la transmission.
La présente invention a pour but de limiter l'impact de l'hybridation d'un pont arrière sur une architecture de transmission de véhicule, tout en autorisant différents modes de fonctionnement .
Dans ce but, elle prévoit que la machine électrique soit reliée à l'arbre de transfert par un premier coupleur et un par réducteur .
Conformément à l'invention, le réducteur peut être disposé en entrée du pont, ou à l'intérieur de son carter.
La présente invention sera mieux comprise à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation non limitatif de celle-ci, en se référant aux dessins annexés, sur lesquels :
- les figures 1A et 1B mettent en évidence l'implantation de la machine électrique,
la figure 2 est un schéma cinématique du train arrière de la figure 1B,
la figure 3, illustre un mode de fonctionnement 4X4 thermique ,
la figure 4 illustre un mode de fonctionnement 4X4 hybride ,
la figure 5 illustre un mode de fonctionnement 4X2 électrique, et
la figure 6 illustre un mode de fonctionnement 4X4 purement électrique.
Sur la figure 1A, on a représenté une chaîne de traction de véhicule à quatre roues motrices conventionnelle, comportant un premier essieu de roues, couplées à un différentiel 3 de sortie d'un groupe motopropulseur principal, et un deuxième essieu de roues, couplées à un pont 4 relié mécaniquement au différentiel de sortie 3 par un arbre de transmission 6. On a un moteur thermique 1 (ICE) et une boîte de vitesses 2 (BV) sur le train avant. Le mouvement part du différentiel avant 3 pour rejoindre le pont arrière 4 par l'arbre longitudinal de transmission 6. La figure 1B se rapporte à un véhicule hybride à quatre roues motrices conforme à l'invention, basé sur une chaîne de traction, équipée en plus d'une machine électrique de traction 7 disposée parallèlement à l'arbre de transmission 6 à l'arrière du véhicule. Outre la machine électrique, le véhicule comporte un réducteur 8 associé à la machine électrique 7 et deux coupleurs 9, 11, implantés respectivement entre le différentiel 3 et le réducteur 8, et entre la machine électrique 7 et le réducteur 8. La machine électrique 7 est reliée à l'arbre de transfert 6 par le premier coupleur 9 et le réducteur 8. Le premier coupleur 9 est disposé sur l'arbre de transmission 6, plus précisément entre le différentiel de sortie 3 et le réducteur 8. Le réducteur est aussi monté sur l'arbre de transfert, en l'entrée du pont 4. Sans sortir du cadre de l'invention, il peut aussi être disposé à l'intérieur du carter de pont.
Sur la figure 2, on retrouve la chaîne de traction arrière du même véhicule, avec les éléments cités ci-dessus. Les deux coupleurs 9, 11 sont de préférence des coupleurs pilotés. Le pont arrière 4, dispose d'une couronne d'entrée 4a et d'une couronne de renvoi d'angle 4b. La couronne d'entrée 4a reçoit le mouvement de la couronne de renvoi d'angle 4b, montée en extrémité de l'arbre de transmission 6. Le premier coupleur 9 permet d'établir ou d'interrompre la transmission du couple entre le moteur thermique 1 et le réducteur 8. Le deuxième coupleur 11 permet d'établir ou d'interrompre la transmission du couple entre la machine électrique 7 et le réducteur 8.
Sur la figure 3, le premier coupleur 9 est fermé et le deuxième coupleur 11 est ouvert. Le moteur thermique 1 fournit du couple à l'essieu arrière, tandis que la machine électrique 7 n'en fournit pas. Le véhicule est en mode 4X4 thermique.
Sur la figure 4, les deux coupleurs 9, 11, sont fermés. Si le moteur thermique 1 et la machine électrique 7 fournissent du couple simultanément, le véhicule se déplace dans un mode 4X4 hybride. Lorsqu'elle n'en fournit pas, la machine électrique 7, peut fonctionner en générateur, dans un mode de récupération d' énergie . Sur la figure 5, le premier coupleur 9 est ouvert, et le deuxième coupleur 11 est fermé. Lorsque la machine électrique 7 fournit du couple, avec le moteur thermique 1 coupé, et la boîte de vitesses 2 au neutre, le véhicule se déplace en mode 4X2 électrique .
Sur la figure 6, les deux coupleurs 9, 11 sont fermés. Si le moteur thermique 1 est coupé avec la boîte 2 au neutre, le couple de la machine électrique est dirigé sur les deux essieux. On est en mode 4X4 électrique.
Les avantages de l'invention sont nombreux. Tout d'abord, le montage du moteur électrique sur le train arrière est indépendant de la définition du GMP principal, car leurs fonctions sont totalement découplées. L'apport de couple sur le train arrière d'un 4X4 par un moteur électrique permet de modifier le comportement dynamique du véhicule, car il autorise une variation de la répartition de couple plus importante. De plus, en tout terrain, l'apport de couple sur le train arrière permet de profiter de tout le potentiel d'adhérence du train arrière. Enfin, le montage du moteur électrique sur le train arrière est plus simple que sur le GMP thermique.

Claims

REVENDICATIONS
1. Chaîne de traction hybride de véhicule à quatre roues motrices, comportant un premier essieu de roues couplées à un différentiel (3) de sortie d'un groupe motopropulseur principal, et un deuxième essieu de roues couplées à un pont (4) relié mécaniquement au différentiel de sortie (3) par un arbre de transmission (6), et à une machine électrique de traction (7), caractérisée en ce que la machine électrique (7) est reliée à l'arbre de transmission (6) par un premier coupleur (9) et un réducteur (8), et en ce qu'un deuxième coupleur (11) est disposé entre la machine électrique (7) et le réducteur (8) .
2. Chaîne de traction hybride selon la revendication 1, caractérisée en ce que le réducteur (8) est disposé en entrée du pont (4) .
3. Chaîne de traction hybride selon la revendication 1, caractérisée en ce que le réducteur (8) est disposé à l'intérieur du carter du pont (4) .
4. Chaîne de traction hybride selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisée en ce que le réducteur (8) est monté sur l'arbre de transmission (6) .
5. Chaîne de traction hybride selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisée en ce que le premier coupleur (9) est disposé sur l'arbre de transmission (6) .
6. Chaîne de traction hybride selon la revendication 5, caractérisée en ce que le premier coupleur (9) est disposé entre le différentiel de sortie (3) et le réducteur (8) .
7. Chaîne de traction hybride selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le pont (4) comporte une couronne d'entrée (4a) recevant le mouvement d'une couronne de renvoi d'angle (4b), montée en extrémité de l'arbre de transmission (6) .
8. Véhicule à quatre roues motrices, caractérisé en ce que sa chaîne de traction est conforme à l'une des revendications précédentes .
9. Véhicule selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il dispose d'un mode de roulage thermique à quatre roues motrices lorsque le premier coupleur (9) est fermé et le second (11) est ouvert.
10. Véhicule selon la revendication 8 ou 9, caractérisé en ce qu'il dispose d'un mode de roulage à quatre roues motrices hybride, lorsque les deux coupleurs (9, 11), sont fermés.
11. Véhicule selon la revendication 8, 9 ou 10, caractérisé en ce qu'il dispose d'un mode de roulage électrique à deux roues motrices, lorsque le premier coupleur (9) est ouvert, et le deuxième coupleur (11) est fermé.
12. Véhicule selon l'une des revendications 8 à 11, caractérisé en ce qu'il dispose d'un mode électrique à quatre roues motrices, lorsque les deux coupleurs (9, 11) sont fermés.
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