WO2021165382A1 - Chaine de traction de vehicule hybride - Google Patents

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WO2021165382A1
WO2021165382A1 PCT/EP2021/054000 EP2021054000W WO2021165382A1 WO 2021165382 A1 WO2021165382 A1 WO 2021165382A1 EP 2021054000 W EP2021054000 W EP 2021054000W WO 2021165382 A1 WO2021165382 A1 WO 2021165382A1
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WO
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gear
combustion engine
clutch device
internal combustion
traction chain
Prior art date
Application number
PCT/EP2021/054000
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English (en)
Inventor
Hervé MAHE
Bagath Singh RAMASWAMY
Original Assignee
Valeo Embrayages
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    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62—Hybrid vehicles

Definitions

  • the context of the present invention is that of powertrains for motor vehicles, and in particular of hybrid powertrains.
  • a hybrid type motor vehicle power train comprises an internal combustion engine and a gearbox.
  • the traction chain comprises a rotating electrical machine and a drive module ensuring the transmission of a torque between the rotating electrical machine and the gearbox.
  • an input shaft of the gearbox can be selectively coupled, via at least one clutch device, to the rotating electrical machine and / or to the internal combustion engine so as to provide propulsion. of the vehicle.
  • a disadvantage of such dampers lies in the fact that residual vibrations appear in resonance with the natural frequencies of the traction chain, which leads to negative acoustic behavior of the transmission and / or negatively affects the service life of the components used. Such a problem is particularly marked when the internal combustion engine operates at low speeds, for example between 1000 and 2000 rpm.
  • the present invention falls within this context and aims to resolve these various drawbacks by proposing a power train for a hybrid vehicle comprising at least one internal combustion engine, a rotating electrical machine, a first clutch device, a second clutch device and a gearbox: the first clutch device being arranged between the internal combustion engine and the gearbox along the force transmission chain and the first clutch device comprising a first part, integral in rotation with the internal combustion engine, and a second part, integral in rotation with the second clutch device, the first part and the second part of the first clutch device being configured to be coupled or uncoupled between they ; the second clutch device being interposed between the first clutch device and the gearbox along the force transmission chain and the second clutch device comprising a first element integral in rotation with the second part of the first device clutch and a second element integral in rotation with an input shaft of the gearbox, the first element and the second element of the second clutch device being configured to be coupled or uncoupled with each other; the rotary electric machine being arranged off-axis with respect to a main axis defined by an output
  • the traction chain according to the invention is characterized in that the rotating electric machine, the first gear and the second gear are configured to absorb torsional vibrations generated by the internal combustion engine.
  • the traction chain according to the invention is configured so that the relative arrangement and / or the characteristics specific to the rotating electrical machine, to the first gear and to the second gear allow the damping, or the insulation, of at least part of the torsional vibrations resulting from the fluctuation of the engine torque of the internal combustion engine during its operation.
  • damping can be implemented within a limited time and / or for defined operating conditions of the traction chain, for example when the latter implements a defined operating mode.
  • the internal combustion engine can include any predetermined number of cylinders.
  • the internal combustion engine can, by way of example, consist of a four cylinder, five cylinder or six cylinder engine.
  • the rotating electrical machine is for its part a unit comprising at least one rotor and one stator and is configured to function selectively as a propulsion motor of the vehicle or as a generator, so in particular to ensure the storage of electrical energy in at least one control device. storage of electrical energy of the vehicle which is intended to supply the rotating electrical machine.
  • the rotating electrical machine is arranged off-axis within the traction chain, that is to say it is arranged along an axis different from the main axis of the internal combustion engine, for example an axis parallel to it. Such an arrangement contributes in particular to reducing the bulk generated by the traction chain along a main dimension thereof, measured along the main axis.
  • vehicle is understood to mean motor vehicles, which include not only passenger vehicles but also industrial vehicles, which includes in particular heavy goods vehicles, public transport vehicles or agricultural vehicles, but also any transport device allowing to move a living being and / or an object from one point to another.
  • the absorption of at least part of the torsional vibrations is implemented by a measured clearance between the teeth of the first gear and the teeth of the second gear called inter-tooth clearance.
  • inter-tooth clearance is understood to mean the distance measured between a first flank of a tooth of the first gear and a primary flank of a first tooth of the second gear when a second flank of said tooth of the first gear and a secondary flank d 'a second tooth of the second gear, adjacent to the first tooth, are in contact.
  • such an inter-tooth clearance can be defined according to the speed of rotation of the internal combustion engine for which it is desired to improve the absorption of torsional vibrations or else according to the firing order of the internal combustion engine.
  • the inter-tooth clearance is greater than a nominal operating clearance of the first gear relative to the second gear.
  • nominal clearance is understood to mean a minimum clearance necessary to allow rotation of the second gear relative to the first gear, such clearance being measured from the first flank of the tooth of the first gear when the second flank of said tooth of the first gear and the secondary end of the second tooth of the second gear are in contact. This nominal clearance is the distance necessary for the correct operation of the first gear relative to the second gear.
  • the inter-tooth clearance is between 0.1mm and 0.5mm.
  • the nominal clearance can for example be less than 0.05mm. This range of inter-tooth clearance values optimizes the absorption of at least part of the torsional vibrations generated by the internal combustion engine.
  • the traction chain can comprise at least one torsional vibration damper arranged between the internal combustion engine and the first clutch device along the force transmission chain.
  • the damper may consist of a rotary damper.
  • the invention also relates to a hybrid vehicle comprising a powertrain as described in the present document.
  • the present invention also relates to a method of operating a traction chain as described above, the traction chain being configured to selectively implement at least: a first operating mode in which the propulsion of the hybrid vehicle is operated by the internal combustion engine ; and / or a second operating mode in which the propulsion of the hybrid vehicle is operated by the electro-rotating machine;
  • the operating method is particularly characterized in that it comprises at least one step of at least partial absorption of the torsional vibrations coming from the internal combustion engine by the rotating electrical machine, the first gear and the second gear and in that the absorption step is implemented simultaneously with the implementation of the first operating mode.
  • the damper when the traction chain is operating in the first mode of operation, the damper can contribute to the absorption of torsional vibrations together with the electric machine, the first gear, and the second gear.
  • the electric machine can be configured to implement, during the absorption step, a neutral mode in which it generates neither the storage of electrical energy nor the propulsion of the hybrid vehicle. In such a “neutral mode”, the electric machine does not ensure the propulsion of the hybrid vehicle and the electric machine does not participate in the storage of electric energy in the electric storage device.
  • the traction chain is configured to implement a third operating mode in which the propulsion of the hybrid vehicle is provided jointly by the internal combustion engine and the rotating electrical machine and in which the absorption step is interrupted.
  • the internal combustion engine and the rotating electric machine both generate an engine torque which is transmitted to the gearbox so as to generate more propulsive power, for example during an acceleration phase.
  • the rotating electrical machine then performs the function of a motor, in particular of an auxiliary motor, and it does not absorb the torsional vibrations liable to propagate along the traction chain.
  • the traction chain is configured to implement a fourth operating mode in which: the rotating electrical machine implements the storage of electrical energy in at least the device for the storage of electrical energy configured for power at least the rotating electrical machine; and the absorption step is interrupted.
  • the traction chain is configured to implement a fifth operating mode in which: the electro-rotating machine starts the hybrid vehicle; and the absorption step is interrupted.
  • the rotating electrical machine in such an operating mode, can be configured so as to start the internal combustion engine, for example when the latter is cold.
  • the invention finally relates to a hybrid vehicle comprising at least one traction chain as described above, the vehicle being at least configured to implement the operating method according to the invention.
  • FIG 1 shows a hybrid vehicle comprising a traction chain according to the invention
  • FIG 2 is a perspective representation of the relative arrangement of a rotating electrical machine, a first gear and a second drive chain gear;
  • FIG 3 is a schematic representation of a graph illustrating the acceleration of torsional vibrations within traction chains as a function of the rotational speed of a combustion engine of said traction chains;
  • FIG 4 is a schematic representation of the first gear and the second gear
  • FIG 5 is a schematic representation of the traction chain when the latter implements a first mode of operation
  • FIG 6 is a schematic representation of the traction chain when the latter implements a second mode of operation
  • FIG 7 is a schematic representation of the traction chain when the latter implements a third mode of operation
  • FIG 8 is a schematic representation of the traction chain when the latter implements a fourth operating mode
  • FIG 9 is a schematic representation of the traction chain when the latter implements a fifth operating mode
  • FIG. 1 schematically illustrates a hybrid vehicle 1 comprising a traction chain 2 comprising at least one internal combustion engine 3, a rotating electrical machine 4, a first clutch device 5, a second clutch device 6 and a gearbox 7.
  • the internal combustion engine 3 can comprise between one and six cylinders.
  • the internal combustion engine 3 can, by way of example, consist of an engine having a single cylinder, two cylinders, three cylinders, four cylinders, five cylinders or six cylinders.
  • the first clutch device 5 is arranged between the internal combustion engine 3 and the gearbox 7 along the force transmission chain, represented by bold arrows in FIGS. 5 to 9.
  • the first clutch device 5 comprises a first part 51 and a second part 52 configured to be coupled or uncoupled with each other.
  • the first part 51 of the first clutch device 5 is integral in rotation with the internal combustion engine 3, in particular with an output shaft 31 of the internal combustion engine 3, and the second part 52 of the first clutch device 5 is rotatably secured to the second clutch device 6.
  • the second clutch device 6 is, for its part, interposed between the first clutch device 5 and the gearbox 7. It comprises a first element 61 and a second element 62 configured to be coupled or uncoupled with one another.
  • the first element 61 is integral in rotation with the second part 52 of the first clutch device 5, while the second element 62 is integral in rotation with an input shaft 71 of the gearbox 7.
  • the first clutch device 5 and the second clutch device 6 make it possible in particular, depending on the operating mode implemented by the traction chain 2, to block or transmit an engine torque coming from the internal combustion engine 3 and / or an engine torque of the rotating electric machine 4. These different operating modes will be further detailed below, with reference to Figures 5 to 9.
  • the rotating electrical machine 4 comprises a stator and a rotor, not visible, the rotor being movable in rotation about an axis of rotation 400 relative to the stator.
  • the rotating electric machine 4 can, depending on the operating mode implemented by the traction chain 2, operate as a propulsion motor of the vehicle 1 and / or as a generator to charge at least one storage device 8 for electrical energy. configured to supply electrical consumers, in particular the rotating electrical machine 4.
  • the rotating electrical machine 4 can be used, depending on the operating mode implemented, so as to drive the hybrid vehicle 1 and / or to drive it. to start and / or to supply a surplus of energy to the internal combustion engine 3 to assist it.
  • the traction chain 2 thus comprises at least the storage device 8 of electrical energy, such as a high voltage battery, and at least one inverter 9, or voltage inverter, which converts a direct current coming from the storage device 8. alternating current electrical energy in order to supply the rotating electrical machine4 when it provides at least partial propulsion of the vehicle 1.
  • the rotary electrical machine 4 is particularly disposed off-axis with respect to the main axis 200 defined by the output shaft 31 of the internal combustion engine 3. In other words, it is arranged in parallel with the internal combustion engine 3, along the force transmission chain.
  • an axis of rotation 400 of the rotor may be substantially parallel to the main axis 200 of the traction chain 2.
  • the rotating electrical machine 4 is linked in rotation by means of at least a first gear 10 engaged on a second gear 11 included in the second part 52 of the first clutch device 5.
  • the rotating electrical machine 4, the first gear 10 and the second gear 11 are particularly configured to absorb torsional vibrations generated by the internal combustion engine 3 during its operation. Indeed, due to the acyclic operation of the internal combustion engine 3, the fluctuation of the engine torque of the internal combustion engine 3 generates torsional vibrations which are propagated along the traction chain 2. Such a phenomenon tends to be amplified. when the internal combustion engine 3 operates at low speeds and results in the generation of noise liable to inconvenience the passengers but may also induce damage to the various components of the powertrain 2 in the long term.
  • a portion of the traction chain 2 comprising at least the first device clutch 5, the second clutch device 6, the input shaft 71 of the gearbox 7 and the gearbox 7 acts as a vibrating or oscillating mass.
  • this portion of the traction chain 2 enters into resonance and causes a peak of the torsional vibrations observed in the traction chain 2.
  • Such a peak can in particular raise the torsional vibrations to a level above a threshold. of comfort 100, determined by car manufacturers.
  • the traction chain 2 may include at least one torsional vibration damper 12, here arranged between the internal combustion engine 3 and the first clutch device 5 along the force transmission chain.
  • the rotary electrical machine 4 the first gear 10 and the second gear 11 are configured to absorb torsional vibrations generated by the internal combustion engine 3, in particular of so as to lower the acceleration of the torsional vibrations to a level suited to the prerequisites of the manufacturers.
  • the rotating electrical machine 4, the first gear 10 and the second gear 11 are thus particularly integrated and configured within the traction chain 2 so as to be able to at least partially absorb the torsional vibrations generated by the internal combustion engine 3 during at least part of at least one of the operating modes of the traction chain 2.
  • the electrically rotating machine 4, the first gear 10 and the second gear II are thus able to function as a torsional vibration damper.
  • inter-tooth play 500 The absorption of at least part of the torsional vibrations is implemented by a defined play, called inter-tooth play 500, measured between the teeth 101 of the first gear 10 and the teeth 111 of the second gear 11 as illustrated. in figure 4.
  • the inter-tooth clearance 500 defines the distance measured at the level of a pitch circle 50 of the second gear 11, between a first flank 102 of a tooth 101 of the first gear 10 and a primary flank 112 of a first tooth 1111 of the second gear 11 when a second flank 103 of said tooth 101 of the first gear 10 and a secondary flank 113 of a second tooth 1112, adjacent to the first tooth 1111, of the second gear 11 are in contact.
  • first”, “second”, “primary”, “secondary” are intended here to distinguish similar components of the traction chain 2 and do not include any notion of hierarchy.
  • Such an inter-tooth clearance 500 can in particular be estimated as a function of an ignition order of the combustion engine, equal to two for example in the case of an internal combustion engine 3 with four cylinders, as a function of the inertia of the portion of the traction chain 2 comprising the first clutch device 5, the second clutch device 6, the input shaft 71 of the gearbox 7 and the gearbox 7, and as a function of the speed of rotation of the internal combustion engine 3 for which it is desired to improve the absorption of torsional vibrations, for example, as illustrated in FIG. 2, approximately 1500 revolutions / min.
  • the inter-tooth clearance 500 may, according to a particular characteristic of the invention, be greater than a nominal clearance 600 representing a minimum clearance necessary to allow the second gear 11 to be set in rotation with respect to the first gear 10.
  • a nominal clearance 600 is here measured from the first flank 102 of the tooth 101 of the first gear 10 when the second flank of said tooth of the first gear and the secondary flank of the second tooth of the second gear are in contact.
  • the inter-tooth clearance 500 may be between 0.1 mm and 0.5 mm.
  • such an inter-tooth clearance 500 could be defined in terms of ranges of angles defining an angular sector, not shown, starting from a center of the second gear 11 and delimiting the inter-tooth clearance 500 as previously explained.
  • the inter-tooth clearance 500 can thus be adjusted, for example when mounting the traction chain 2 , so that the rotating electrical machine 4, the first gear 10 and the second gear 11 are configured to damp the torsional vibrations to an acceptable level, as illustrated by curve 70 in Figure 2.
  • the traction chain 2 according to the invention is thus suitable for carrying out at least one operating method according to which the traction chain 2 can selectively implement at least a first operating mode in which the propulsion of the vehicle 1 hybrid is operated, for example exclusively, by the internal combustion engine 3, as illustrated in FIG. 5.
  • the operating method comprises at least one step of absorption, at least partially, of the torsional vibrations coming from the combustion engine internal 3 by the rotating electric machine 4, the first gear 10 and the second gear 11, said absorption step being carried out simultaneously with the implementation of at least part of the first operating mode.
  • the rotating electrical machine 4 is configured to operate in a neutral mode in which it neither generates the storage of electrical energy in the storage device 8. nor the propulsion of the hybrid vehicle 1.
  • the electric machine can operate as a propulsion motor or as a generator, or, according to the present invention, be in a neutral mode.
  • the rotor of the rotating electrical machine 4 is then free and the inertia of the rotor reacts to the torsional vibrations propagating along the traction chain 2.
  • the rotating electrical machine 4 then operates advantageously as a dynamic damper of the torsional vibrations, that is to say that the combination of the neutral mode implemented by the rotating electrical machine4 and the inter-tooth clearance 500 defined between the first gear 10 and the second gear 11 are configured so that the inertia of the rotor reacts to the torsional vibrations propagated along the traction chain 2 and dampens said vibrations. It is understood that, when the electric revolving machine4 operates in the neutral mode, the rotor thereof is not stationary.
  • the rotation generated by the crankshaft of the internal combustion engine 3 is transmitted to the output shaft 31 of the internal combustion engine 3.
  • the first part 51 and the second part 52 of the first clutch device 5 are coupled so that and the rotation generated by the internal combustion engine 3 is transmitted to the first element 61 of the second clutch device 6.
  • the first element 61 and the second element 62 of the second clutch device 6 are coupled and the engine torque of the internal combustion engine 3 is transmitted to the input shaft 71 of the gearbox 7, in the gearbox 7, then to at least one output shaft 72 of the gearbox 7.
  • the output shaft 72 of the gearbox 7 transmits the torque to a transfer case 13 arranged on an axle 14 of the vehicle 1 carrying two drive wheel (s) 15 of so as to cause the setting in motion of said wheels 15.
  • the torque leaving the gearbox could be transmitted to a plurality of output shafts 72 of the gearbox 7 each carrying at least one driving wheel 15.
  • the traction chain 2 is also a second mode of operation in which the propulsion of the hybrid vehicle 1 is operated, for example exclusively, by the rotary electrical machine 4. In such a mode of operation, the absorption step of the method of operation is interrupted. As illustrated in FIG. 6, the traction chain 2 transmits only the power of the rotating electric machine 4 to the driving wheel (s) 15 by means of the second clutch device 6 and of the gearbox 7.
  • the electrical energy coming from the storage device 8 is thus converted into mechanical energy by the rotating electrical machine 4, which is used as a motor, so as to generate a motor torque which is transmitted to the second part 52 of the first device.
  • clutch 5 via the first gear 10 and the second gear 11.
  • These drive in rotation the second part 52 of the first clutch device 5 which transmits the engine torque to the second clutch device 6.
  • the first element 61 and the second element 62 of the second clutch device 6 being coupled, the second element 62 is rotated and the torque is transmitted to the input shaft 71 of the gearbox 7. Similar to what has been previously explained, the engine torque is then transmitted to the output shaft 72 of the gearbox so as to set in motion the driving wheel (s) 15.
  • the internal combustion engine 3 is decoupled so as to use only the power of the rotating electrical machine 4.
  • the traction chain 2 can be configured to implement a third operating mode in which the propulsion of the hybrid vehicle 1 is provided jointly by the internal combustion engine 3 and the rotary electrical machine 4 Similar to what has been explained with reference to the second mode of operation, in the present mode of operation the step of absorbing the torsional vibrations is interrupted.
  • the traction chain 2 implements, for example, the third mode of operation when the vehicle 1 is in high-speed driving conditions, the traction chain 2 then jointly uses the internal combustion engine 3 and the rotating electric machine 4 as propulsive energy source of the hybrid vehicle 1. More particularly, the internal combustion engine 3 can provide a main propulsive power while the rotating electric machine 4 can provide an auxiliary power (or “booster” in English).
  • the first part 51 and the second part 52 of the first clutch device 5 are coupled so that the rotation generated by the crankshaft of the internal combustion engine 3 and the rotation generated by the rotating electric machine 4, in other words the engine torque of the internal combustion engine 3 and the engine torque of the rotary electric machine 4, are both transmitted in the second clutch device 6 then, the first element 61 of the clutch device and the second clutch device 6 being engaged, to the input shaft 71 of the gearbox 7.
  • the rotational movement is then transmitted, as previously explained, in the gearbox 7 then in the driving wheel (s) 15.
  • Such an operating mode thus promotes a reduction in exhaust gases and an increase in energy efficiency.
  • the traction chain 2 can be configured to implement a fourth operating mode in which the traction chain 2 ensures the storage of electrical energy in at least the storage device 8 of electric energy.
  • the step of absorbing the torsional vibrations is interrupted when said traction chain 2 implements the fourth operating mode.
  • the traction chain 2 transmits only the power of the internal combustion engine 3 to the driving wheel (s) while that the rotating electric machine 4 operates as a generator.
  • the engine torque generated by the internal combustion engine 3 is converted into electrical energy, by the inverter 9 in particular, then stored in at least the storage device 8, as represented by the thin dotted arrow.
  • the torque generated by the internal combustion engine 3 is transmitted to the output shaft 31 of the internal combustion engine 3 and the first part 51 and the second part 52 of the first clutch device 5 are coupled so as to rotate the first element 61 of the second clutch device 6.
  • the first element 61 and the second element 62 of the second clutch device 6 are coupled and the engine torque of the internal combustion engine 3 is transmitted. to the input shaft 71 of the gearbox 7 and, as previously explained, to the driving wheel (s) 15 so as to ensure the setting in motion of the vehicle 1.
  • the rotating electric machine 4 used as a generator ensures the charging of at least the electric energy storage device 8 while the internal combustion engine 3 ensures the propulsion of the vehicle 1.
  • the first element 61 and the second element 62 of the second clutch device 6 are uncoupled so that the vehicle 1 is stationary, for example at waiting at a traffic light, and simultaneously ensures the charging of the storage device 8 of the electrical energy.
  • the powertrain 2 can be configured to implement a fifth operating mode in which the powertrain 2 ensures the starting of the hybrid vehicle 1.
  • the rotary electric machine 4 operates as a starter for the internal combustion engine 3, for example so as to be able to shut off the internal combustion engine 3 each time the motor vehicle 1 stops and to restart it by means of the rotary electric machine 4.
  • the first element 61 and the second element 62 of the second clutch device 6 are uncoupled, so that the vehicle 1 remains stationary and the absorption step of the operating method according to the invention is interrupted. .
  • the present invention thus provides a power train for a hybrid vehicle comprising at least one internal combustion engine, a rotating electric machine, a first clutch device, a second clutch device and a gearbox, the electric machine. rotating being rotatably linked to the gearbox by means of at least a first gear meshing with a second gear and the rotating electrical machine, the first gear and the second gear being particularly configured to absorb torsional vibrations generated speaks internal combustion engine.
  • the present invention also relates to a method of operating such a traction chain.

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Abstract

Chaîne de traction (2) d'un véhicule (1) hybride comprenant au moins un moteur à combustion interne (3), une machine électrique tournante (4), un premier dispositif d'embrayage (5), un deuxième dispositif d'embrayage (6) et une boîte de vitesses (7), la machine électrique tournante (4) étant disposée hors axe par rapport à un axe principal (200) défini par un arbre de sortie (31) du moteur à combustion interne (3) et la machine électrique tournante (4) étant liée en rotation par l'intermédiaire d'au moins un premier engrenage (10) en prise sur un deuxième engrenage (11) compris dans le premier dispositif d'embrayage (5), caractérisée en ce que la machine électrique tournante (4), le premier engrenage (10) et le deuxième engrenage (11) sont configurés pour absorber des vibrations de torsions générées par le moteur à combustion interne (3).

Description

CHAINE DE TRACTION DE VEHICULE HYBRIDE
Le contexte de la présente invention est celui des chaînes de traction pour véhicules automobiles, et notamment des chaînes de traction hybrides.
Classiquement, une chaîne de traction de véhicule automobile de type hybride comprend un moteur à combustion interne et une boîte de vitesses. Également, la chaîne de traction comprend une machine électrique tournante et un module d'entraînement assurant la transmission d'un couple entre la machine électrique tournante et la boite de vitesse. Ainsi, un arbre d'entrée de la boîte de vitesses peut être couplé sélectivement, par l'intermédiaire d'au moins un dispositif d'embrayage, à la machine électrique tournante et/ou au moteur à combustion interne de sorte à assurer la propulsion du véhicule.
De par leur fonctionnement acyclique, les moteurs à combustion interne génèrent des vibrations de torsion qui se propagent le long de la chaîne de traction, lesquelles sont susceptibles, d'une part, d'incommoder les passagers et, d'autre part, d'induire l'endommagement des différents composants de la chaîne de traction sur le long terme. Il est connu d'isoler de telles vibrations de torsion au moyen d'un ou plusieurs amortisseur(s) tels que des amortisseurs de disques d’embrayage, des volants d’inertie divisés, et/ou des absorbeurs de vibrations de torsion tels que des pendules de force centrifuge.
Un inconvénient de tels amortisseurs réside dans le fait que des vibrations résiduelles apparaissent en résonance avec les fréquences naturelles de la chaîne de traction, ce qui entraîne un comportement acoustique négatif de la transmission et/ou affecte négativement la durée de vie des composants utilisés. Un tel problème est particulièrement marqué lorsque le moteur à combustion interne fonctionne à de faibles régimes, par exemple entre 1000 et 2000 tours/min.
Pour améliorer le degré d’isolation des vibrations de torsion, le nombre d'amortisseurs intégrés dans la chaîne de traction est amené à être démultiplié et/ou l’effort technique, et donc la complexité des amortisseurs, augmente. En outre, de tels amortisseurs ne peuvent pas toujours être mis en oeuvre pour des raisons d'encombrement et/ou de coût.
La présente invention s'inscrit dans ce contexte et vise à résoudre ces différents inconvénients en proposant une chaîne de traction d'un véhicule hybride comprenant au moins un moteur à combustion interne, une machine électrique tournante, un premier dispositif d'embrayage, un deuxième dispositif d'embrayage et une boîte de vitesses : le premier dispositif d'embrayage étant disposé entre le moteur à combustion interne et la boîte de vitesses le long de la chaîne de transmission des efforts et le premier dispositif d'embrayage comprenant une première partie, solidaire en rotation du moteur à combustion interne, et une deuxième partie, solidaire en rotation du deuxième dispositif d'embrayage, la première partie et la deuxième partie du premier dispositif d'embrayage étant configurées pour être couplées ou désaccouplées entre elles ; le deuxième dispositif d'embrayage étant interposé entre le premier dispositif d'embrayage et la boîte de vitesses le long de la chaîne de transmission des efforts et le deuxième dispositif d'embrayage comprenant un premier élément solidaire en rotation de la deuxième partie du premier dispositif d'embrayage et un deuxième élément solidaire en rotation d'un arbre d'entrée de la boîte de vitesses, le premier élément et le deuxième élément du deuxième dispositif d'embrayage étant configurés pour être couplés ou désaccouplés entre eux ; la machine électrique tournante étant disposée hors axe par rapport à un axe principal défini par un arbre de sortie du moteur à combustion interne et la machine électrique tournante étant liée en rotation par l'intermédiaire d'au moins un premier engrenage en prise sur un deuxième engrenage compris dans la deuxième partie du premier dispositif d'embrayage.
La chaîne de traction selon l'invention est caractérisée en ce que la machine électrique tournante, le premier engrenage et le deuxième engrenage sont configurés pour absorber des vibrations de torsions générées par le moteur à combustion interne.
En d'autres termes, la chaîne de traction selon l'invention est configurée de sorte que l'arrangement relatif et/ou les caractéristiques propres à la machine électrique tournante, au premier engrenage et au deuxième engrenage permettent l'amortissement, ou l'isolation, d'au moins une partie des vibrations de torsion résultant de la fluctuation du couple moteur du moteur à combustion interne lors de son fonctionnement. Notamment, un tel amortissement peut être mis en oeuvre dans un temps limité et/ou pour des conditions définies de fonctionnement de la chaîne de traction, par exemple lorsque celle-ci met en oeuvre un mode de fonctionnement défini.
Le moteur à combustion interne peut comprendre un nombre prédéterminé quelconque de cylindres. Le moteur à combustion interne peut, à titre d'exemple, consister en un moteur à quatre cylindres, cinq cylindres ou six cylindres.
La machine électrique tournante est quant à elle une unité comprenant au moins un rotor et un stator et est configurée pour fonctionner sélectivement comme moteur de propulsion du véhicule ou comme générateur, de sorte notamment à assurer le stockage d'énergie électrique dansau moins un dispositif de stockage d'énergie électrique du véhicule qui est destiné à alimenter la machine électrique tournante. Particulièrement, la machine électrique tournante est disposée hors axe au sein de la chaîne de traction, c'est-à-dire qu'elle est aménagée selon un axe différent de l'axe principal du moteur à combustion interne, par exemple un axe parallèle à celui-ci. Un tel arrangement contribue notamment à réduire l'encombrement généré par la chaîne de traction le long d'une dimension principale de celle-ci, mesurée le long de l'axe principal.
Par « véhicule», on entend les véhicules automobiles, qui comprennent non seulement les véhicules passagers mais également les véhicules industriels, ce qui comprend notamment les poids lourds, les véhicules de transport en commun ou les véhicules agricoles, mais également tout engin de transport permettant de faire passer d'un point à un autre un être vivant et/ou un objet.
Selon une caractéristique additionnelle, l'absorption d'au moins une partie des vibrations de torsion est mise en oeuvre par un jeu mesuré entre des dents du premier engrenage et des dents du deuxième engrenage dit jeu inter-dents.
On entend par « jeu inter-dents » la distance mesurée entre un premier flanc d'une dent du premier engrenage et unflanc primaire d'une première dent du deuxième engrenage lorsqu'un deuxième flanc de ladite dent du premier engrenage et un flanc secondaire d'une deuxième dent du deuxième engrenage, adjacente à la première dent, sont en contact.
Notamment un tel jeu inter-dents peut être défini selon la vitesse de rotation du moteur à combustion interne pour laquelle on souhaite améliorer l'absorption des vibrations de torsion ou encore selon l'ordre d'allumage du moteur à combustion interne.
Selon une caractéristique additionnelle, le jeu inter-dents est supérieur à un jeu nominal de fonctionnement du premier engrenage par rapport au deuxième engrenage.
On entend par « jeu nominal » un jeu minimum nécessaire pour permettre la rotation du deuxième engrenage par rapport au premier engrenage, un tel jeu étant mesuré depuis le premier flanc de la dent du premier engrenage lorsque le deuxième flanc de ladite dent du premier engrenage et le fia ne secondaire de la deuxième dent du deuxième engrenage sont en contact. Ce jeu nominal est la distance nécessaire au bon fonctionnement du premier engrenage par rapport au deuxième engrenage.
Selon une caractéristique additionnelle, le jeu inter-dents est compris entre 0.1mm et 0.5mm. Le jeu nominal peut par exemple être inférieur à 0,05mm. Cette plage de valeurs du jeu inter-dents optimise l'absorption d'au moins une partie des vibrations de torsion générées par le moteur à combustion interne.
Selon une caractéristique additionnelle de l'invention, la chaîne de traction peut comprendre au moins un amortisseur de vibrations de torsion disposé entre le moteur à combustion interne et le premier dispositif d'embrayage le long de la chaîne de transmission des efforts. A titre d'exemple, l’amortisseur peut consister en un amortisseur rotatif.
L'invention vise également un véhicule hybride comprenant une chaîne de traction telle qu'exposée dans le présent document.
La présente invention concerne également un procédé de fonctionnement d'une chaîne de traction telle que précédemment exposée, la chaîne de traction étant configurée pour sélectivement mettre en oeuvre au moins : un premier mode de fonctionnement dans lequel la propulsion du véhicule hybride est opérée par le moteur à combustion interne ; et/ou un deuxième mode de fonctionnement dans lequel la propulsion du véhicule hybride est opérée par la machine électriquetournante ;
Le procédé de fonctionnement est particulièrement caractérisé en ce qu'il comprend au moins une étape d'absorption au moins partielle des vibrations de torsion issues du moteur à combustion interne par la machine électrique tournante, le premier engrenage et le deuxième engrenage et en ce que l'étape d'absorption est implémentée simultanément à la mise en oeuvre du premier mode de fonctionnement.
En d'autres termes, lorsque la chaîne de traction fonctionne selon le premier mode de fonctionnement, l'amortisseur peut contribuer à l'absorption des vibrations de torsion conjointement à la machine électrique, au premier engrenage et au deuxième engrenage.
Selon une caractéristique additionnelle, la machine électrique peut être configurée pour mettre un oeuvre, pendant l'étape d'absorption, un mode neutre dans lequel elle ne génère ni le stockage d'énergie électrique ni la propulsion du véhicule hybride. Dans un tel « mode neutre », la machine électrique n'assure pas la propulsion du véhicule hybride et la machine électrique ne participe pas à l'emmagasinement d'énergie électrique dans le dispositif de stockage électrique.
Selon une caractéristique additionnelle, la chaîne de traction est configurée pour mettre en oeuvre un troisième mode de fonctionnement dans lequel la propulsion du véhicule hybride est assurée conjointement par le moteur à combustion interne et la machine électrique tournante et dans lequel l'étape d'absorption est interrompue.
En d'autrestermes, le moteur à combustion interne et la machine électrique tournante génèrent tous deux un couple moteur qui est transmis à la boîte de vitesse de sorte à générer davantage de puissance de propulsion, par exemple lors d'une phase d'accélération. La machine électrique tournante assure alors la fonction de moteur, notamment de moteur auxiliaire, et elle n'absorbe pas les vibrations de torsions susceptibles de se propager le long de la chaîne de traction. Selon une caractéristique additionnelle, la chaîne de traction est configurée pour mettre en oeuvre un quatrième mode de fonctionnement dans lequel : la machine électrique tournante met en oeuvre le stockage d'énergie électrique dans au moins le dispositif de stockage de l'énergie électrique configuré pour alimenter au moins la machine électrique tournante ; et l'étape d'absorption est interrompue.
Selon une caractéristique additionnelle, la chaîne de traction est configurée pour mettre en oeuvre un cinquième mode de fonctionnement dans lequel : la machine électriquetournante met en oeuvre le démarrage du véhicule hybride ; et l'étape d'absorption est interrompue.
Notamment, dans un tel mode de fonctionnement, la machine électrique tournante peut être configurée de sorte à démarrer le moteur à combustion interne, par exemple lorsque celui-ci est froid.
L'invention concerne enfin un véhicule hybride comprenant au moins une chaîne de traction tel que précédemment exposée, le véhicule étant au moins configuré pour mettre en oeuvre le procédé de fonctionnement selon l'invention.
D'autres détails, caractéristiques et avantages ressortiront plus clairement à la lecture de la description détaillée donnée ci-après à titre indicatif en relation avec les différents exemples de réalisation illustrés sur les figures suivantes :
[Fig 1] représente un véhicule hybride comprenant une chaîne de traction selon l'invention ;
[Fig 2] est une représentation sen perspective de l'arrangement relatif d'une machine électrique tournante, d'un premier engrenage et d'un deuxième engrenage de la chaîne de traction ;
[Fig 3] est une représentation schématique d'un graphe illustrant l'accélération des vibrations de torsion au sein de chaînes de traction en fonction de la vitesse de rotation d'un moteur à combustion desdites chaînes de traction ;
[Fig 4] est une représentation schématique du premier engrenage et du deuxième engrenage ;
[Fig 5] est une représentation schématique de la chaîne de traction lorsque celle-ci met en oeuvre un premier mode de fonctionnement ;
[Fig 6] est une représentation schématique de la chaîne de traction lorsque celle-ci met en oeuvre un deuxième mode de fonctionnement ; [Fig 7] est une représentation schématique de la chaîne de traction lorsque celle-ci met en oeuvre un troisième mode de fonctionnement ;
[Fig 8] est une représentation schématique de la chaîne de traction lorsque celle-ci met en oeuvre un quatrième mode de fonctionnement ;
[Fig 9] est une représentation schématique de la chaîne de traction lorsque celle-ci met en oeuvre un cinquième mode de fonctionnement ;
La figure 1 illustre, de façon schématique, un véhicule 1 hybride comprenant une chaîne de traction 2 comportant au moins un moteur à combustion interne 3, une machine électrique tournante 4, un premier dispositif d'embrayage 5, un deuxième dispositif d'embrayage 6 et une boîte de vitesses 7.
Le moteur à combustion interne 3 peut comprendre entre un et six cylindres. Le moteur à combustion interne 3 peut, à titre d'exemple, consister en un moteur ayant un unique cylindre, à deux cylindres, trois cylindres, quatre cylindres, cinq cylindres ou six cylindres.
Au sein de la chaîne de traction 2, le premier dispositif d'embrayage 5 est disposé entre le moteur à combustion interne 3 et la boîte de vitesses 7 le long de la chaîne de transmission des efforts, représentée par des flèches grasses sur les figures 5 à 9. Le premier dispositif d'embrayage 5 comprend une première partie 51 et une deuxième partie 52 configurées pour être couplées ou désaccouplées entre elles. La première partie 51 du premier dispositif d'embrayage 5 est solidaire en rotation du moteur à combustion interne 3, notamment d'un arbre de sortie 31 du moteur à combustion interne 3, et la deuxième partie 52 du premier dispositif d'embrayage 5 est solidaire en rotation du deuxième dispositif d'embrayage 6.
Lorsque la première partie 51 et la deuxième partie 52 sont couplées, celle-ci sont déplacées en rotation autour d’un axe principal 200 de la chaîne de traction 2, donc la direction est définie par l'arbre de sortie 31 du moteur à combustion interne 3.
Le deuxième dispositif d'embrayage 6 est, quant à lui, interposé entre le premier dispositif d'embrayage 5 et la boîte de vitesses 7. Il comprend un premier élément 61 et un deuxième élément 62 configurés pour être couplés ou désaccouplés entre eux. Le premier élément 61 est solidaire en rotation de la deuxième partie 52 du premier dispositif d'embrayage 5tandisque le deuxième élément 62 solidaire en rotation d'un arbre d'entrée 71 de la boîte de vitesses 7.
Le premier dispositif d'embrayage 5 et le deuxième dispositif d'embrayage 6 permettent notamment, selon le mode de fonctionnement mis en oeuvre par la chaîne de traction 2, de bloquer ou de transmettre un couple moteur issu du moteur à combustion interne 3 et/ou un couple moteur de la machine électrique tournante 4. Ces différents modes de fonctionnement seront d'avantage détaillés ci-après, en référence aux figures 5 à 9.
La machine électrique tournante 4 comprend un stator et un rotor, non visibles, le rotor étant mobile en rotation autour d'un axe de rotation 400 par rapport au stator. La machine électrique tourna nte4 peut, selon le mode de fonctionnement mis en oeuvre par la chaîne de traction 2, fonctionner comme un moteur de propulsion du véhicule 1 et/ou comme un générateur pour charger au moins un dispositif de stockage 8 d'énergie électrique configuré pour alimenter des consommateurs électriques, notamment la machine électrique tournante 4. Ainsi, la machine électrique tournante 4 peut être utilisée, selon le mode de fonctionnement mis en oeuvre, de sorte à assurer l'entraînement du véhicule 1 hybride et/ou à le démarrer et/ou à apporter un surplus d'énergie au moteur à combustion interne 3 pour l'assister.
La chaîne de traction 2 comprend ainsi au moins le dispositif de stockage 8 d'énergie électrique, tel qu'une batterie haute tension, et au moins un ondulateur 9, ou inverseur de tension, qui convertit un courant continu issu du dispositif de stockage 8 d'énergie électrique en courant alternatif afin d'alimenter la machine électrique tournante4 lorsqu'elle assure la propulsion, au moins partielle, du véhicule 1.
Tel qu'illustré sur les figures 1 et 2, la machine électrique tournante 4 est particulièrement disposée hors axe par rapport à l'axe principal 200 défini par l'arbre de sortie 31 du moteur à combustion interne 3. En d'autres termes, elle est aménagée en parallèle du moteur à combustion interne 3, le long de la chaîne de transmission des efforts. A titre d'exemple, un axe de rotation 400 du rotor peut être sensiblement parallèle à l'axe principal 200 de la chaîne de traction 2.
La machine électrique tournante 4 est liée en rotation par l'intermédiaire d'au moins un premier engrenage 10 en prise sur un deuxième engrenage 11 compris dans la deuxième partie 52 du premier dispositif d'embrayage 5.
Selon la présente invention, la machine électrique tournante 4, le premier engrenage 10 et le deuxième engrenage 11 sont particulièrement configurés pour absorber des vibrations de torsions générées par le moteur à combustion interne 3 lors de son fonctionnement. En effet, de par le fonctionnement acyclique du moteur à combustion interne 3, la fluctuation du couple moteur du moteur à combustion interne 3 génère des vibrations de torsion qui se propagent le long de la chaîne de traction 2. Un tel phénomène tend à être amplifié lorsque le moteur à combustion interne 3 fonctionne à de faibles régimes et résulte en la génération de bruit susceptible d'incommoder les passagers mais peut également induire l'endommagement des différents composants de la chaîne de traction 2 sur le long terme. Le graphe représenté à la figure 2 illustre ainsi la variation de l'accélération de telles vibrations en fonction du régime du moteur à combustion interne 3, l'axe des abscisses 30 correspondant à la vitesse de rotation, ou régime, du moteur à combustion interne 3 et l'axe des ordonnées 40 correspondant à l'accélération, en rad.s-2, des vibrations de torsion mesurées le long de la chaîne de traction 2.
Dans une chaîne de traction 2 classique, représentée par la courbe pointillée 60, pour un faible régime, notamment pour une vitesse de rotation de l'ordre de 1500 tours/min, une portion de la chaîne de traction 2 comprenant au moins le premier dispositif d'embrayage 5, le deuxième dispositif d'embrayage 6, l’arbre d’entrée 71 de la boîte de vitesses 7 et la boîte de vitesses 7 agit comme une masse vibrante, ou oscillante. En d'autres termes, cette portion de la chaîne de traction 2 entre en résonance et provoque un pic des vibrations de torsion observées dans la chaîne de traction 2. Un tel pic peut notamment élever les vibrations de torsion à un niveau supérieur à un seuil de confort 100, déterminé par les constructeurs automobiles.
La chaîne de traction 2 peut comprendre au moins un amortisseur 12 de vibrations de torsion, ici disposé entre le moteur à combustion interne 3 et le premier dispositif d'embrayage 5 le long de la chaîne de transmission des efforts.
Tel que précédemment exposé, dans la chaîne de traction 2 selon l'invention, la machine électrique tournante 4, le premier engrenage 10 et le deuxième engrenage 11 sont configurés pour absorber des vibrations de torsions générées par le moteur à combustion interne 3, notamment de sorte à abaisser l'accélération des vibrations de torsion à un niveau adapté aux prérequis des constructeurs.
La machine électrique tournante 4, le premier engrenage 10 et le deuxième engrenage 11 sont ainsi particulièrement intégrés et configurés au sein de la chaîne de traction 2 de sorte à pouvoir absorber au moins partiellement les vibrations de torsion générées par le moteur à combustion interne 3 pendant au moins une partie d'au moins l'un des modes de fonctionnement de la chaîne de traction 2. La machine électriquetournante4, le premierengrenage lOet le deuxième engrenage ll sont ainsi aptes à fonctionner comme un amortisseur de vibrations de torsions.
L'absorption d'au moins une partie des vibrations de torsion est mise en oeuvre par un jeu défini, dit jeu inter-dents 500, mesuré entre des dents 101 du premier engrenage 10 et des dents 111 du deuxième engrenage 11 tels qu'illustré à la figure 4.
Le jeu inter-dents 500 définit la distance mesurée au niveau d'un cercle primitif 50 du deuxième engrenage 11, entre un premier flanc 102 d'une dent 101 du premier engrenage 10 et un flanc primaire 112 d'une première dent 1111 du deuxième engrenage 11 lorsqu'un deuxième flanc 103 de ladite dent 101 du premier engrenage 10 et un flanc secondaire 113 d'une deuxième dent 1112, adjacente à la première dent 1111, du deuxième engrenage 11 sont en contact. Il est entendu que les termes « premier », « deuxième », « primaire », « secondaire » ont ici vocation à distinguer des composants similaires de la chaîne de traction 2 et n'incluent pas de notion de hiérarchisation.
Un tel jeu inter-dents 500 peut notamment être estimé en fonction d'un ordre d'allumage du moteur à combustion, égal à deux par exemple dans le cas d'un moteur à combustion interne 3 à quatre cylindres, en fonction de l'inertie de la portion de la chaîne de traction 2 comprenant le premier dispositif d'embrayage 5, le deuxième dispositif d'embrayage 6, l'arbre d'entrée 71 de la boîte de vitesses 7 et la boîte de vitesses 7, et en fonction de la vitesse de rotation du moteur à combustion interne 3 pour laquelle on souhaite améliorer l'absorption des vibrations de torsion, par exemple, tel qu'illustré à la figure 2, environ 1500 tours/min.
Le jeu inter-dents 500 peut, selon une caractéristique particulière de l'invention, être supérieur à un jeu nominal 600 représentant un jeu minimum nécessaire pour permettre la mise en rotation du deuxième engrenage 11 par rapport au premier engrenage 10. Un tel jeu nominal 600 est ici mesuré depuis le premier flanc 102 de la dent 101 du premier engrenage 10 lorsque le deuxième flanc de ladite dent du premier engrenage et le flanc secondaire de la deuxième dent du deuxième engrenage sont en contact.
A titre d'exemple, pour une chaîne de traction 2 comprenant un moteur à combustion à quatre cylindres présentant un pic de vibrations de torsion pour un régime de l'ordre de 1500 tours/min le jeu inter-dents 500 peut être compris entre 0.1mm et 0.5 mm. De manière alternative, un tel jeu inter dents 500 pourra être défini en termes de gammes d'angles définissant un secteur angulaire, non représenté, partant d'un centre du deuxième engrenage 11 et délimitant le jeu inter-dents 500 tel que précédemment exposé.
En connaissant la vitesse de rotation du moteur à combustion interne 3 pour laquelle il est nécessaire d'améliorer l'absorption des vibrations de torsion, le jeu inter-dents 500 peut ainsi être ajusté, par exemple lors du montage de la chaîne de traction 2, de sorte à ce que la machine électrique tournante 4, le premier engrenage 10 et le deuxième engrenage 11 soient configurés pour amortir les vibrations de torsion à un niveau acceptable, tel qu'illustré par la courbe 70 à la figure 2.
La chaîne de traction 2 selon l'invention est ainsi adaptée à l'exécution d'au moins un procédé de fonctionnement selon lequel la chaîne de traction 2 peut sélectivement mettre en oeuvre au moins un premier mode de fonctionnement dans lequel la propulsion du véhicule 1 hybride est opérée, par exemple exclusivement, par le moteurà combustion interne 3, tel qu'illustré à la figure 5. Le procédé de fonctionnement comprend au moins une étape d'absorption, au moins partielle, des vibrations de torsion issues du moteur à combustion interne 3 par la machine électrique tournante 4, le premier engrenage 10et le deuxième engrenage 11, ladite étape d'absorption étant réalisée simultanément à la mise en oeuvre d'au moins une partie du premier mode de fonctionnement.
Afin d'assurer l'absorption d'au moins une partie des vibrations de torsion, la machine électrique tournante 4 est configurée pour mettre un oeuvre un mode neutre dans lequel elle ne génère ni le stockage d'énergie électrique dans le dispositif de stockage 8 ni la propulsion du véhicule 1 hybride. En d'autres termes, la machine électrique peut fonctionner comme un moteur de propulsion ou comme un générateur, ou, selon la présente invention, être dans un mode neutre.
Le rotor de la machine électrique tournante 4 est alors libre et l'inertie du rotor réagit aux vibrations de torsion se propageant le long de la chaîne de traction 2. La machine électrique tournante 4 fonctionne alors avantageusement comme un amortisseur dynamique des vibrations de torsion, c'est- à-dire que la combinaison du mode neutre mis en œuvre par la machine électrique tournante4 et du jeu inter-dents 500 défini entre le premier engrenage 10 et le deuxième engrenage 11 sont configurés de sorte que l'inertie du rotor réagit aux vibrations de torsion propagées le long de la chaîne de traction 2 et amortit lesdites vibrations. Il est entendu que, lorsque la machine électriquetournante4 fonctionne selon le mode neutre, le rotor de celle-ci n'est pas immobile.
Ainsi, le long de la chaîne de traction 2, la rotation générée par le vilebrequin du moteur à combustion interne 3, représentée par une flèche grasse pointillée, est transmise à l'arbre de sortie 31 du moteur à combustion interne 3. La première partie 51 et la deuxième partie 52 du premier dispositif d'embrayage 5 sont couplées de sorte que et la rotation générée par le moteur à combustion interne 3 est transmise au premier élément 61 du deuxième dispositif d'embrayage 6. De façon similaire, le premier élément 61 et le deuxième élément 62 du deuxième dispositif d'embrayage 6 sont couplés et le couple moteur du moteur à combustion interne 3 est transmis à l'arbre d'entrée 71 de la boîte de vitesses 7, dans la boîte de vitesses 7, puis à au moins un arbre de sortie 72 de la boîte de vitesses 7. Dans l'exemple illustré, l'arbre de sortie 72 de la boîte de vitesses 7 transmet le couple à une boîte de transfert 13 disposée sur un essieu 14 du véhicule 1 portant deux roue(s) motrice(s) 15 de sorte à entraîner la mise en mouvement desdites roues 15.
Selon une alternative non illustrée, le couple sortant de la boîte de vitesse pourra êtretransmis à une pluralité d'arbres de sortie 72 de la boîte de vitesses 7 portant chacun au moins une roue motrice 15.
La chaîne de traction 2 est également un deuxième mode de fonctionnement dans lequel la propulsion du véhicule 1 hybride est opérée, par exemple exclusivement, par la machine électrique tournante 4. Dans un tel mode de fonctionnement, l'étape d'absorption du procédé de fonctionnement est interrompue. Tel qu'illustré à la figure 6, la chaîne de traction 2 transmet uniquement la puissance de la machine électrique tournante 4 à la ou les roue(s) motrice(s) 15 par l'intermédiaire du deuxième dispositif d'embrayage 6 et de la boîte de vitesses 7.
L'énergie électrique issue du dispositif de stockage 8 est ainsi convertie en énergie mécanique par la machine électrique tournante 4, qui est utilisée comme un moteur, de sorte à générer un couple moteur qui est transmis à la deuxième partie 52 du premier dispositif d'embrayage 5 par l'intermédiaire du premier engrenage 10 et du deuxième engrenage 11. Ceux-ci entraînent en rotation la deuxième partie52du premier dispositif d'embrayage 5 qui transmet le couple moteurau deuxième dispositif d'embrayage 6. Le premier élément 61 et le deuxième élément 62 du deuxième dispositif d'embrayage 6 étant couplés, le deuxième élément 62 est entraîné en rotation et le couple est transmis à l'arbre d'entrée 71 de la boîte de vitesses 7. Similairement à ce qui a été précédemment exposé, le couple moteur est ensuite transmis à l'arbre de sortie 72 de la boîte de vitesse de sorte à mettre en mouvement la ou les roue(s) motrice(s) 15.
Ainsi, le premier dispositif d'embrayage 5 étant désaccouplé, le moteur à combustion interne 3 est découplé de sorte à n'utiliser que la puissance de la machine électrique tournante 4.
Tel qu'illustré à la figure 7, la chaîne de traction 2 peut être configurée pour mettre en oeuvre un troisième mode de fonctionnement dans lequel la propulsion du véhicule 1 hybride est assurée conjointement par le moteur à combustion interne 3 et la machine électrique tournante 4. Similairement à ce qui a été exposé en référence au deuxième mode de fonctionnement, dans le présent mode de fonctionnement l'étape d'absorption des vibrations de torsion est interrompue.
La chaîne de traction 2 met, parexemple, en oeuvre le troisième mode de fonctionnement lorsque le véhicule 1 est en conditions de conduite à grande vitesse, la chaîne de traction 2 utilise alors conjointement le moteur à combustion interne 3 et la machine électrique tournante 4 comme source d’énergie propulsive du véhicule 1 hybride. Plus particulièrement le moteur à combustion interne 3 peut fournir une puissance de propulsion principale tandisque la machine électrique tournante 4 peut fournir une puissance auxiliaire (ou « booster » en anglais).
La première partie 51 et la deuxième partie 52 du premier dispositif d'embrayage 5 sont couplées de sorte que la rotation générée par le vilebrequin du moteur à combustion interne 3 et la rotation générée par la machine électrique tournante 4, en d’autres termes le couple moteur du moteur à combustion interne 3 et le couple moteur de la machine électrique tournante 4, sont toutes deux transmises dans le deuxième dispositif d'embrayage 6 puis, le premier élément 61 du dispositif d'embrayage et le deuxième dispositif d'embrayage 6 étant engagés, à l'arbre d'entrée 71 de la boîte de vitesses 7. Le mouvement de rotation est ensuite transmis, tel que précédemment exposé, dans la boîte de vitesses 7 puis dans la ou les roue(s) motrice(s) 15. Un tel mode de fonctionnement favorise ainsi une diminution des gaz d'échappement et une augmentation de l'efficacité énergétique.
Tel qu'illustré à la figure 8, la chaîne de traction 2 peut être configurée pour mettre en oeuvre un quatrième mode de fonctionnement dans lequel la chaîne de traction 2 assure le stockage d'énergie électrique dans au moins le dispositif de stockage 8 d'énergie électrique. Selon le procédé de fonctionnement de la chaîne de traction 2, l'étape d'absorption des vibrations de torsion est interrompue lorsque ladite chaîne de traction 2 met en oeuvre le quatrième mode de fonctionnement.
Dans un tel mode de fonctionnement, similairement à ce qui a été exposé en référence au premier mode de réalisation, la chaîne de traction 2 transmet uniquement la puissance du moteur à combustion interne 3 à la ou les roue(s) motrice(s) tandis que la machine électrique tournante 4 fonctionne comme un générateur. Le couple moteur généré par le moteur à combustion interne 3 est converti en énergie électrique, par l'ondulateur 9 notamment, puis stocké dans au moins le dispositif de stockage 8, tel que représenté par la flèche fine pointillée. Le couple généré par le moteur à combustion interne 3 est transmis à l'arbre de sortie 31 du moteur à combustion interne 3 et la première partie 51 et la deuxième partie 52 du premier dispositif d'embrayage 5 sont couplées de sorte à entraîneren rotation le premierélément 61 du deuxième dispositif d'embrayage 6.
Selon un premier exemple de mise en oeuvre du quatrième mode de fonctionnement, illustré à la figure 8, le premier élément 61 et le deuxième élément 62 du deuxième dispositif d'embrayage 6 sont couplés et le couple moteur du moteur à combustion interne 3 est transmis à l'arbre d'entrée 71 de la boîte de vitesses 7 et, tel que précédemment exposé, à la ou les roue(s) motrice(s) 15 de sorte à assurer la mise en mouvement du véhicule 1. Ainsi, de manière simultanée, la machine électrique tournante 4, utilisée comme générateur, assure la charge d'au moins le dispositif de stockage 8 d'énergie électrique tandis que le moteur à combustion interne 3 assure la propulsion du véhicule 1.
Selon un deuxième exemple de mise en oeuvre du quatrième mode de fonctionnement, non représenté, le premier élément 61 et le deuxième élément 62 du deuxième dispositif d'embrayage 6 sont désaccouplés de sorte que le véhicule 1 est à l'arrêt, par exemple à l'attente au niveau d'un feu de signalisation, et assure simultanément la charge du dispositif de stockage 8 de l'énergie électrique.
Enfin, tel qu'illustré à la figure 9, la chaîne de traction 2 peut être configurée pour mettre en oeuvre un cinquième mode de fonctionnement dans lequel la chaîne de traction 2 assure le démarrage du véhicule 1 hybride. Notamment, la machine électrique tournante 4 fonctionne comme un démarreur du moteur à combustion interne 3, par exemple de sorte à pouvoir couper le moteur à combustion interne 3 à chaque arrêt du véhicule 1 automobile et à le redémarrer grâce à la machine électrique tournante 4. Dans un tel mode de fonctionnement, le premierélément 61 et le deuxième élément 62 du deuxième dispositif d'embrayage 6 sont désaccouplés, de sorte que le véhicule 1 demeure immobile et l'étape d'absorption du procédé de fonctionnement selon l'invention est interrompu.
La présente invention propose ainsi une chaîne de traction d'un véhicule hybride comprenant au moins un moteur à combustion interne, une machine électrique tournante, un premier dispositif d'embrayage, un deuxième dispositif d'embrayage et une boîte de vitesses, la machine électrique tournante étant liée en rotation à la boîte de vitesse par l'intermédiaire d'au moins un premier engrenage en prise sur un deuxième engrenage et la machine électrique tournante, le premier engrenage et le deuxième engrenage étant particulièrement configurés pour absorber des vibrations de torsions générées parle moteur à combustion interne. La présente invention concerne également un procédé de fonctionnement d'une telle chaîne de traction.
La présente invention ne saurait toutefois de limiter aux moyens et configurations décrits et illustrés ici et elle s'étend également à tout moyen et toute configuration équivalents ainsi qu'à toute combinaison techniquement opérante de tels moyens.

Claims

Revendications
[Revendication 1] [Chaîne de traction (2) d’un véhicule (1) hybride comprenant au moins un moteur à combustion interne (3), une machine électrique tournante (4), un premier dispositif d’embrayage (5), un deuxième dispositif d’embrayage (6) et une boîte de vitesses (7) :
- le premier dispositif d’embrayage (5) étant disposé entre le moteur à combustion interne (3) et la boîte de vitesses (7) le long de la chaîne de transmission des efforts et le premier dispositif d’embrayage (5) comprenant une première partie (51), solidaire en rotation du moteur à combustion interne (3), et une deuxième partie (52), solidaire en rotation du deuxième dispositif d’embrayage, la première partie (51) et la deuxième partie (52) du premier dispositif d’embrayage (5) étant configurées pour être couplées ou désaccouplées entre elles ;
- le deuxième dispositif d’embrayage (6) étant interposé entre le premier dispositif d’embrayage (5) et la boîte de vitesses (7) le long de la chaîne de transmission des efforts et le deuxième dispositif d’embrayage (6) comprenant un premier élément (61) solidaire en rotation de la deuxième partie (52) du premier dispositif d’embrayage (5) et un deuxième élément (62) solidaire en rotation d’un arbre d’entrée (71) de la boîte de vitesses (7), le premier élément (61) et le deuxième élément (62) du deuxième dispositif d’embrayage (6) étant configurés pour être couplés ou désaccouplés entre eux ;
- la machine électrique tournante (4) étant disposée hors axe par rapport à un axe principal (200) défini par un arbre de sortie (31) du moteur à combustion interne (3) et la machine électrique tournante (4) étant liée en rotation par l’intermédiaire d’au moins un premier engrenage (10) en prise sur un deuxième engrenage (11) compris dans la deuxième partie (52) du premier dispositif d’embrayage (5) ; caractérisée en ce que la machine électrique tournante (4), le premier engrenage (10) et le deuxième engrenage (11) sont configurés pour absorber des vibrations de torsions générées par le moteur à combustion interne (3).
[Revendication 2] Chaîne de traction (2) selon la revendication précédente, dans laquelle l’absorption d’au moins une partie des vibrations de torsion est mise en œuvre par un jeu mesuré entre des dents (101) du premier engrenage (10) et des dents (111) du deuxième engrenage (11) dit jeu inter-dents (500).
[Revendication 3] Chaîne de traction (2) selon la revendication précédente, dans laquelle le jeu inter-dents (500) est supérieur à un jeu nominal (600) de fonctionnement du premier engrenage (10) par rapport au deuxième engrenage (11).
[Revendication 4] Chaîne de traction (2) selon la revendication 2 ou 3, dans laquelle le jeu inter-dents (500) est compris entre 0.1mm et 0.5mm.
[Revendication 5] Chaîne de traction (2) selon l’une quelconque des revendications précédentes, comprenant au moins un amortisseur (12) de vibrations de torsion disposé entre le moteur à combustion interne (3) et le premier dispositif d’embrayage (5) le long de la chaîne de transmission des efforts.
[Revendication 6] Véhicule (1) hybride comprenant au moins une chaîne de traction (2) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5.
[Revendication 7] Procédé de fonctionnement d’une chaîne de traction (2) selon l’une quelconque des revendications 1 à 5, la chaîne de traction (2) étant configurée pour sélectivement mettre en œuvre au moins :
- un premier mode de fonctionnement dans lequel la propulsion du véhicule (1) hybride est opérée par le moteur à combustion interne (3) ; et/ou
- un deuxième mode de fonctionnement dans lequel la propulsion du véhicule (1) hybride est opérée par la machine électrique tournante (4) ; caractérisé en ce que le procédé de fonctionnement comprend au moins une étape d’absorption au moins partielle des vibrations de torsion issues du moteur à combustion interne (3) par la machine électrique tournante (4), le premier engrenage 10 et le deuxième engrenage (11) et en ce que l’étape d’absorption est implémentée simultanément à la mise en œuvre du premier mode de fonctionnement.
[Revendication 8] Procédé de fonctionnement selon la revendication précédente, dans lequel la machine électrique tournante (4) est configurée pour mettre un œuvre, pendant l’étape d’absorption, un mode neutre dans lequel elle ne génère ni le stockage d’énergie électrique ni la propulsion du véhicule (1) hybride.
[Revendication 9] Procédé de fonctionnement selon la revendication 7 ou 8, dans lequel la chaîne de traction (2) est configurée pour mettre en œuvre un troisième mode de fonctionnement dans lequel la propulsion du véhicule (1) hybride est assurée conjointement par le moteur à combustion interne (3) et la machine électrique tournante (4) et dans lequel l’étape d’absorption est interrompue.
[Revendication 10] Procédé de fonctionnement selon l’une des revendications 7 à 9, dans lequel la chaîne de traction (2) est configurée pour mettre en œuvre un quatrième mode de fonctionnement dans lequel :
- la machine électrique tournante (4) met en œuvre le stockage d’énergie électrique dans au moins un dispositif de stockage (8) de l’énergie électrique configuré pour alimenter au moins la machine électrique tournante (4) ; et
- l’étape d’absorption est interrompue.
[Revendication 11] Procédé de fonctionnement selon l’une des revendications 7 à 10, dans lequel la chaîne de traction (2) est configurée pour mettre en œuvre un cinquième mode de fonctionnement dans lequel : - la machine électrique tournante (4) met en œuvre le démarrage du véhicule (1) hybride ; et
- l’étape d’absorption est interrompue.
[Revendication 12] Véhicule (1) hybride selon la revendication 6, le véhicule (1) étant au moins configuré pour mettre en œuvre un procédé de fonctionnement selon l’une des revendications 7 à 11.
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US6040634A (en) * 1989-12-19 2000-03-21 Larguier; Rene Electric motor/thermal engine drive for a vehicle in which the electric motor functions as a flywheel, starter motor, and generator
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