Brevet FR2257445A1 — publié le 19750808

L'invention concerne généralement des systèmes d'entratne- ment pour véhicules à moteur1 et particulièrement, un système hybride ou électro-mécanique pour un véhicule à moteur du type pouvant se déplacer sur des rails ou dans des conditions non guidées ou de conduite à main. Plus particulièrement, I > inven- tion concerne un système d' entraînement qui est incorporé à une combinaison d'un moteur à combustion interne du type utilisé sur un véhicule automobile conventionnel, et d'un moteur électrique qui doit être alimenté à partir de moyens d'alimentation en énergie fixés à des rails sur lesquels le véhicule doit se déplacer. En utilisation normale de ce système dientraenement, le moteur à combustion interne fonctionne lorsque le véhicule doit se déplacer sur une route, et le moteur électrique fonctionne lorsque le véhicule doit se déplacer sur des rails. véhicule est ainsi entraîné sensiblement de la mêe façon qu'un véhicule automobile ordinaire entraînépar un moiteur à combustion interne lorsqu'il se déplace sur une route d'un type normal. Lorsque toutefois le véhicule doit se déplacer sur des rails, il est entraîné de la même façon qu'un tramway et ainsi, ne soulève pas de problème de pollution de l'air qui serait autrement créé par I échappement d'un moteur à combustion interne. Pour exploiter les avantages du systeme d'entraînement selon l'invention, dans des buts de prévention de la pollution de l'air, il est préférable que les rails de guidage du véhicule soient posés sur des routes dans des zones urbaines et suburbaines à haute densité de population.Le moteur eléctrique est excité par les moyens d' alimentation en énergie fixés aux rails comme précité, et pour cette raison, on peut éviter le dérangement et la perte de temps que demande la charge d'une batterie comme cela est nécessaire dans un véhicule électrique entraîné par une batterie, et en outre on évite le danger provenant d'un dégagement de gaz qui a lieu vers la fin de l'opération de charge de la batterie. selon une première caractéristique de 1' invention, on a prévu un système d' entraînement électro-mécanique pour véhicule à moteur du type précité, caractérisé en ce qu' il comprend un premier groupe de roues de- véhicule, un second groupe de roues de véhicule, un moteur à combustion interne, un moteur électrique, des moyens d'alimentation en énergie pour alimenter de façon continue le moteur électrique lorsqu-'il a été actionné, des moyens de commutation montés électriquement entre le moteur électrique et les moyens d'alimentation en énergie, et des moyens de couplage pour former une liaison d'entraînement de façon sélective entre le moteur à combustion interne et le moteur électrique d'une part et au moins l'un des premier et second groupes de roues de véhicule d'autre part. Selon une autre caractéristique importante de l'invention, on a prévu un système électro-mécanique d' entraînement pour un véhicule à moteur du type précité, caractérisé en ce qu'il comprend un premier groupe de roues de véhicule, un second groupe de roues de véhicule, un moteur à combustion interne, un moteur électrique, des moyens d'alimentation en énergie pour alimenter de façon continue le moteur électrique lorsqu'il a été actionné, des moyens de commutation montés électriquement =nEremh==mOFeur électrique et les moyens d'alimentation en énergie, des premiers moyens de couplage pour former une liaison d'entraînement entre le moteur à combustion interne et le premier groupe de roues de véhicule, et des seconds moyens de couplage pour former une liaison daentratnenont entre le moteur électrique et le second groupe de roues de véhicule. Les pre mier et second moyens de couplage précités peuvent être constamment interconnectés par des troisièmes moyens de couplage, de telle sorte que les premier et second groupes de roues de véhicule sont simultanément entraînés par le moteur à combustion interne ou par le moteur électrique. Le système d' entraînement peut comprendre également un troisième groupe de roues de véhicule.Dans ce cas, ce troisième groupe de roues peut être agencé indépendamment du moteur à combustion internè et du moteur électrique de telle sorte qu'il agit comme groupe de roues tirées ou non motrices, ou bien des troisièmes moyens de couplage peuvent être prévus pour former une liaison d'entral- nement sélectivement entre le moteur à combustion interne et le moteur électrique d'une part, et le troisième groupe de roues de véhicule d'autre part. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront mieux au cours-de la description explicative qui va suivre en se reportant aux dessins schématiques annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant plusieurs modes de -réalisation de 1'invention et dans lesquels - les figures 1 à 6 sont des vues en plan représentant schem'atiiiement six modes de réalisation du système d' entraîne- ment électro-mécanique de véhicule selon l'invention. Dans chacune des figures 1 à 6, le système d' entraînement de véhicule selon l'invention est représenté incorporé à un vehicule 10 qu'on suppose susceptible de se déplacer en fonctionnement sur des rails de guidage parallèles espacés 12 et 12' constituant une voie ferrée pour le véhicule. Comme précité, les rails 12 et 12' sont posés de préférence sur des routes dans des zones urbaines ou suburbaines à haute densité de population, dans des buts de prévention de la pollution de l'air. En figure I, le premier mode de réalisation du système d'entraînement selon l'invention, comprend un moteur à combustion interne 14 du type utilisé habituellement pour un véhicule autonobile. Ce moteur à combustion interne 14 comprend un arbre de sortie (non représenté) relié à un système 16 de transmission de puissance. Ce système de transmission 16 comprend un arbre de sortie 16a relié par un arbre de transmission 18 à un ensemble de différentiel 20.Cet ensemble différentiel 20 est à son tour relié par des axes 22 et 22' à un premier groupe de roues entraînées ou motrices 24 et 24'. Une première ligne d' entraînement est ainsi formée depuis le moteur à combustion interne 14 jusqu'au premier groupe de roues motrices 24 et 24', lorsqu'un mécanisme d'embrayage incorporé au système de transmission 16 est dans un état de couplage, et que le système de transmission 16 est dans un état autre que la position neutre. Le système d' entraînement représenté en figure 1 comprend également un moteur électrique 26 qui comprend un arbre de sortie 26a relié par un arbre de transmission 28 à un ensemble différentiel 30. Ce dernier est à son tour relie par des axes 32 et 32' à un second groupe de roues motrices 34 et 34'. Le moteur électrique 16 comprend un enroulement (non représenté) relié à un collecteur de courant 36 par l'intermédiaire d'une unité de commande 38. Bien que cela ne soit pas représenté dans les dessins, l'unité de commande 38 est- supposée comprendre des moyens de commutation, des moyens régulateurs de tension tels qu'un transformateur, des moyens de contrôle de champ et des moyens de commande rhéostatique.Ces moyens de régulation de tension, de commande de champ et de commande rhéostatique sont agencés de façon a modifier la vitesse de rotation et le taux de décélération ou d'accélération du moteur électrique 26 lorsque les moyens de commutation faisant partie de l'unité de commande 38 sont a l'état fermé. Lorsque le vehicule 10 se trouve sur les rails de guidage 12 et 12', par exemple dans des zones urbaines ou suburbaines, le collecteur de courant 36 est constamment en contact glissant avec une ligne 40 d'alimentation d'énergie électrique s'étendant le long du rail 12, et fournit un courant électrique au moteur électrique 26 par l'intermédiaire de l'unité de commande 38 si les moyens de commutation de cette unité sont à l'état fermé.Une seconde ligne d' entraînement est formée entre le moteur électrique 26 et le second groupe de roues motrices 34 et 34' lorsque ce moteur 26 est alimenté par la ligne d'alimentation 40. Les références 42 et 42' désignent des roues libres ou non motrices qui peuvent être prévues dans le but- de diminuer la charge supportée par les roues motrices 24,24', 34 et 34'. Les roues non motrices 42 et 42' sont reliées ensemble au moyen d'axes 44 et 44' et sont ici supposées être les roues avant du véhicule 10. Le second groupe de roues motrices 34 et 34' forme ainsi les roues arrière du véhicule. Lorsque le véhicule 10 est en déplacement normal sur une route habituelle comme dans une zone suburbaine peu peuplée, les moyens de commutation incorporés à l'unité de commande 38 sont maintenus ouverts. Lorsque le moteur 14 est démarré et que le mécanisme d'embrayage du système de transmission 16 est amené à ~I'état de couplage en formant une condition d'entraîne- ment vers l'avant ou vers l'arrière dans le système de transmission 16, la puissance de sortie du moteur 14 est transmise par le système de transmission 16, l'arbre de transmission 18, le différentiel 20 et les axes intermédiaires 22 et 22', au premier groupe de roues motrices 24 et 24'.Dans ces conditions, le second groupe de roues motrices 38 et 38' forme des roues libres ou non motrices, le moteur électrique 26 ne fonctionnant pas. Le véhicule 10 peut ainsi fonctionner exactement de la même façon qu' un véhicule automobile ordinaire qui est entraîné uniquement par un moteur à combustion interne. Lorsque d'autre part, le véhicule 10 se déplace sur les rails 12 et 12' par exemple dans une zone urbaine ou dans une zone suburbaine fortement peuplée, le systeme de transmission 16 est maintenu dans la position neutre etXou le mécanisme d'embrayage du système de transmission 16 est maintenu dans un état de non-couplage, et les moyens de commutation incorporés à 1'unité de commande 38 sont amenés à 1 'état fermé, en formant une liaison électrique entre l'enroulement du moteur électrique 26 et le collecteur de courant 36 qui est maintenant en contact glissant avec la ligne 40 d'alimentation fixée au rail 12.Le moteur 26 est ainsi alimenté depuis la ligne 40 par 1 'interme- diaire du collecteur de courant 38, et entraîne le second groupe de roues motrices 34 et 34i par l'arbre de transs ssion 28, l'ensemble différentiel 30 et les axes arriere 32 et 32a. Le premier groupe de roues motrices 24 et 24 forme alors un groupe de roues libres ou nonsmotrices, le moteur à combustion interne 14 ne fonctionnant-pas.Dans le cas d'un défaut du cir- cuit électrique comprenant le motèur 26, le collecteur de courant 36, l'unité de commande 38 et la ligne d'alimentation 40, le moteur 26 doit être déconnecté de la ligne d'alimentation 40, et le moteur à combustion interne 14 est démarré pour entraîner le premier groupe de roues motrices 24 et 24' par l'intermé- diaire du système de transmission 16. Alors que le moteur à combustion interne 14 et le moteur électrique 26 sont déconnectés l'un de l'autre de telle sorte que les première et seconde lignes d' entraînement précitées sont en effet indépendantes 1'une de 1' autre, ces première et seconde lignes d' entraînement peuvent être reliées ensembl-e de telle sorte que le couple d entraînement produit par le moteur à combustion interne 14 ou par le moteur électrique 26 est transmis à la fois au premier groupe et au second groupe de roues motrices 24 et 24', et 34 et 34', ce mode de réalisation étant représenté à la figure 2. En figure 2, les ensembles différentiels 20 et 30 reliés au moteur à combustion interne 14 et au moteur électrique 26 par les arbres de transmission 18 et 28 respectivement, sont reliés entre eux au moyen d'un arbre intermediaira de transmission 46. Lorsqu'ainsi, le moteur à combustion interne 14 entraîne le différentiel 20 par l'intermédiaire du système de transmission 16 et de l'arbre de transmission 18, le couple d'entraînement délivré au différentiel 20 est en partie transmis par les axes 22 et 22' au premier groupe de roues motrices 24 et 24', et est également transmis en partie, au moyen de l'arbre intermédiaire de transmission 46, du différentiel 30 et des axes arrière 32 et 32', au second groupe de roues motrices 34 et 34'. Lorsque d'autre part, le moteur électrique 26 entraîne le différentiel 30 par l'intermédiaire de l'arbre de transmission 28, le couple d'entraînement délivré au différentiel 30 est en partie transmis par les axes arrière 32 et 32 au second groupe de roues motrices 34 et 34', et est transmis en partie par 1' arbre intermédiaire de propulsion 46, le dif féreiel 20 et les axes 22 et 22', au premier groupe de roues motrices 24 et 24a. Que ce soit le moteur à combustion interne 14 ou le moteur électrique 26 qui fonctionne, le premier groupe de roues motrices 24 et 24' et le second groupe de roues motrices 34 et 34 sont entraînés simultanément de telle sorte que la charge exercée sur chacune des roues motrices peut être réduite de façon importante. Lorsque le premier groupe de roues motrices 24 et 24' est ainsi relié par l'arbre intermédiaire 46 au moteur électrique 26, l'arbre de transmission 18 reliant l'arbre de sortie 16a du système de transmission 16 et le différentiel 20 peut être supprimé comme dans le mode de réalisation représenté en figure 3. Dans ce cas, la liaison d'entraînement est formée entre le système de transmission 16 et les roues avant 42 et 42' par l'intermédiaire des axes avant 44 et 44', les roues avant 42 et 42 > servant alors comme troisième groupe de roues motrices. Le mode de réalisation du système d'entraînement représenté à la figure 3 comprend ainsi une première ligne d'entraînement constituée par le moteur à combustion interne 14, le système de transmission 16 et les axes avant 44 et 44' du troisième groupe de roues motrices 42 et 42', et une seconde ligne d'entraînement constituée par le moteur électrique 26, l'arbre de transmission arrière 28, le différentiel 30, les axes arrière 32 et 32' du second groupe de roues motrices 34 et 34', l'arbre intermédiaire de transmission 46, le différentiel 20 et les axes 22 et 22 du premier groupe de roues motrices 24 et 24'.Lorsque le véhicule 10 est entraîné par le moteur à combustion interne 14, seules les roues motrices 42 et 42' sont entratnées, et lorsque le véhicule 10 est entraîné par le moteur électrique 26, les deux groupes de roues motrices 24 et 24' et 34 et 34' sont entraînés simultanement. De façon avantageuse, le système d'entraînement représenté en figure 3 peint être modifié comme représenté en figure 4, de telle sorte que les premières et secondes roues motrices 24, 24', 34 et 34' sont entraînées par le moteur à combustion interne 14, et le troisième groupe de roues motrices 42 et 42 est entraîné par le moteur électrique 26. Dans ce cas, le système de transmission 16 comprenant un arbre d'entrée relié à l'arbre de sortie du moteur à combustion interne 14 est relié en entraS nement d'une part aux axes 22 et 22' du premier groupe de roues motrices 24 et 24' par un arbre de transmission 48 et un ensemble différentiel 50, et autre part aux axes arrière 32 et 32' du second groupe de roues motrices 34 et 34'.L'arbre de sortie 26a du moteur électrique 26 est relié aux axes 44 et 44' du troisième groupe de roues motrices 42 et 42i par un ensemble différentiel 52. L'enroulement du moteur 26 est relié par l'uni- té de commande 38 au collecteur de courant 36 qui est en contact glissant avec la ligne d'alimentation en énergie 40 lorsque le véhicule 10 est sur les rails de guidage 12 et 12'. Alors que les modes de réalisation du système d' entraînement du véhicule selon la présente invention ont été décrits jusqu'à présent comme comprenant trois groupes de roues, il apparaît clairement que la présente invention peut être réalisée avec un système d'entraînement comprenant deux groupes de roues. Les figures 5 et 6 illustrent des modes de réalisation d'un tel système d'entraSnement. Le mode de réalisation de la figure 5 est fondamentalement une modification du mode de réalisation représenté en figure 3, et comprend un groupe de roues avant 42 et 42' susceptibles d'être entraînées par un moteur à combustion interne 14 par I' intermédiaire d'un système de transmission 16 et d'axes avant 44 et 44', et un groupe de roues arrière 34 et 34' susceptibles d'etre entraînées par un moteur électrique 26 par l'intermédiaire d'un arbre de transmission 28, un ensemble différentiel 30 et des axes arrière 32 et 32'. Le mode de réalisation de la figure 5 ne comprend donc pas le premier groupe de roues motrices 24 et 24', et les éléments associés du mode de réalisation dela figure 3. Le mode de réalisation représenté à la figure 5 peut être modifié de telle façon que le moteur 26 est placé dans une position intermédiaire entre 1ensemble différentiel des roues arrière 34 et 347 et l'arbre de sortie 16a du système de transmission 16, comme représenté en figure 6. Dans ce cas, l'arbre de sortie 26a du moteur électrique 26 est relié par une extrémité à 1 arbre de sortie 16a du système de transmission 16 par l'intermédiaire d'un arbre de transmission avant 54, et à son autre extrémité à 1' ensemble différentiel 30 des roues arrière 34 et 34 par l'intermédiaire d'un second arbre de transmission 56.Les roues avant du véhicule 42 et 42' peuvent être prévues pour être entraînées par le système de transmission 16, ou bien peuvent être séparées de celui-ci pour servir de roues libres ou non-motrices Lorsque le véhicule doit être entraîné par le moteur à combustion interne 14, le moteur électrique 26 doit être maintenu non-alimenté, de telle sorte que le couple d'entraînement délivré par le moteur -à combustion interne 14 est transmis aux roues arrière 34 et 34' par l'intermédiaire du systeme de transmission 16, de l'arbre de transmission avant 54, de l'arbre 26a du moteur 26, de l'arbre de transmission arrière 56, de l'ensemble différentiel 30 et des axes arrière 32 et 32'. Lorsqu' au contraire le véhicule doit être entraîné par le moteur électrique 26, avec le collecteur de courant -36 en contact glissant avec la ligne d'alimentation en énergie 40 sur le rail 12, le mécanisme d'embrayage du système de transmission 16 doit être dans un état de non-couplage et/ou le système de transmission 16 doit être maintenu dans la position neutre, le moteur 14 étant arrêté. Le couple d'entraînement délivré par le moteur électrique 26 est alors transmis aux roues arrière 34 et 34 par l > intermédiaire de l'arbre arrière de transmission 56, l'ensemble différentiel 30, et les axes arrière 32 et 32'. Bien entendu, l'invention n' est nullement limitée aux modes de réalisation décrits et représentés qui n'ont été donnés qu'à titre d'exemple. En particulier, elle comprend tous les moyens constituant des équivalents techniques des moyens décrits ainsi que leurs combinaisons, si celles-ci sont exécutées suivant son esprit et mises en oeuvre dans le cadre des revendications qui suivent. REYEEDICATIONS 1 Système électro-mécanique d'entraînement pour un véhicule à moteur, fonctionnant sélectivement dans des conditions de déplacement sur rails et sans rails, caractérisé en ce qu'il comprend un premier groupe de roues de véhicule, un second groupe de roues de véhicule, un moteur à combustion interne, un moteur électrique, des moyens d'alimentation en énergie pour alimenter de façon continue le moteur électrique lorsqu'il a été actionné, des moyens de commutation montés électriquement entre le moteur électrique et les moyens d'alimentation en énergie, et des moyens de couplage pour former des liaisons d'entraînement sélectivement entre le moteur à combustion interne et le moteur électrique d'une part, et au moins un des premier et second groupes de roues de véhicule d'autre part. 2. Système électro-mécanique d'entraînement pour un véhicule à moteur, fonctionnant sélectivement dans des conditions de déplacement sur rails ou sans rails, caractérisé en ce qu'il comprend un premier~groupe de roues- de véhicule, un second groupe de roues de véhicule, un moteur à combustion interne, un moteur électrique, des moyens d'alimentation en énergie pour alimenter de façon continue le moteur électrique lorsqu'il a été actionné, des moyens de commutation montés électriquement entre le moteur électrique et les moyens d'alimentation en énergie, despremiers moyens de couplage pour former une liaison d'entraînement entre le moteur à combustion interne et le premier groupe de roues de véhicule, et des seconds moyens de couplage pour former une liaison d'entraînement entre le moteur électrique et le second groupe. de roues de véhicule. 3. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend également des troisièmes moyens de couplage interconnectant constamment les premier et second moyens de couplage de telle sorte que les premier et second groupes de roues de véhicule sont simultanément entraînés par le moteur à combustion interne ou par le moteur électrique. 4. Système selon la revendication 2, caractérisé en.ce qu'il comprend également un troisième groupe de roues de véhicule qui sont indépendantes du moteur à combustion interne et du moteur électrique. 5. Système selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comprend également un troisième groupe de roues de véhicule et des troisièmes moyens de couplage pour former une liaison d' entraînement entre le troisième groupe de roues de véhicule et au moins l'un quelconque du moteur a combustion interne et du moteur électrique. 6. Système selon la revendication 5, caractérisé en ce qu'il comprend également des quatrièmes moyens de couplage interconnectant constamment les premier et second moyens de couplage de telle sorte que les premier, second et troisième groupes de roues de véhicule sont simultanément entraînés par le moteur à combustion interne ou par le moteur électrique. 7. Système selon la revendication 5, caractérisé en ce que les troisièmes moyens de couplage relient le troisième groupe de roues de véhicule au moteur à combustion interne. 8. Système selon la revendication 5, caractérisé en ce que les troisièmes moyens de couplage relient letroisième groupe de roues de véhicule au moteur électrique. 9. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de couplage comprennent un premier élément de couplage pour former une liaison entre le moteur à combustion interne et le moteur électrique, et un second élément de couplage pour former une liaison entre le moteur électrique et au moins l'un des premier et second groupes de roues de véhicule. lo. Système selon la revendication 9, caractérisé en ce que 1 'autre des premier et second groupes de roues de véhicule est indépendant du moteur à combustion interne et du moteur électrique. 11. Système selon la revendication 9, caractérisé en ce que l'autre des premier et second groupes de roues de véhicule est relié au moteur à combustion interne. 12. Système selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits moyens d'alimentation en énergie comprennent une ligne d'alimentation en énergie s'étendant le long d'un rail sur lequel le véhicule doit se déplacer, et un collecteur de courant destiné à être en contact glissant avec la ligne d'ali- mentation en énergie et relié électriquement au moteur électrique par l'intermédiaire desdits moyens de commutation.