Brevet FR2548289A1 — publié le 19850104

TRANSMISSION HYDROSTATIQUE A RECUPERATION D'ENERGIE A FREINAGE INTEGRE La présente invention concerne les systèmes de propulsion hybride pour véhicule automobile dans lesquels la transmission de puissance se fait par voie hydrostatique et o l'énergie peut être récupérée pendant la décélération et mise en réserve dans un dispositif de stockage. D'une manière générale, ces systèmes permettent des économies substantielles de consommation de carburant, notamment en circulation urbaine, du fait de la récupération de l'énergie de freinage, et de la meilleure utilisation du moteur thermique dans les phases actives, et de la possibilité d'arrêt dudit moteur lorsque le véhicule est arrêté, et lors de l'utilisation de l'énergie stockée. On connaît de tels systèmes, avec transmission de puissance par voie mécanique et stockage par inertie de l'énergie de freinage, ou par voie hydrostatique avec stockage oléopneumatique ou parfois 20 stockage par inertie de l'énergie de freinage. Ces systèmes sont prévus pour récupérer la quasi totalité de l'énergie de freinage en circulation urbaine, donc à vitesse faible ou modérée, mais ne sont pas prévus pour assurer le frei25 nage complet du véhicule. Par ailleurs, on connaît des systèmes de transmission de puissance hydrostatique dans lesquels la pompe hydrostatique est couplée au moteur thermique, et le ou les moteurs hydrostatiques sont couplés 30 soit à l'entrée d'un boîtier mécanique d'inversion, soit directement à 1 'entrée du différentiel transmettant mécaniquement la puissance aux roues motrices Dans ces transmissions les composants hydrostatiques sont dimensionnés de manière à pouvoir passer à puissance maximum du moteur thermique, et en ce qui concerne les 35 moteurs hydrostatiques pour absorber le couple résistant aux roues motrices à travers les réductions données par le différentiel et la boîte de vitesses. 49398 1 11 On remarque aussi que ces systèmes, même s'ils prévoient la phase décélération avec récupération d'énergie de freinage, ne prévoient jamais l'emploi des mêmes organes hydrostatiques pour assurer le freinage direct des roues motrices. La présente invention a pour but de réaliser un système à transmission de puissance hydrostatique, avec possibilité de récupération de 1 'énergie de freinage et stockage de celle-ci en vue d'utiliser le moteur thermique, dans sa zone de consommation éco0 o nomique, d'une façon intermittente au moins pour les puissances demandées moyennes, que ce soit en circulation urbaine ou en circulation routière à vitesse modérée; de telle manière que l'on puisse supprimer les organes de freinage sur les roues motrices. Selon un mode de réalisation de l'invention, la transmission hydrostatique à récupération d'énergie à freinage intégré comporte, sur chaque roue motrice, un moteur hydraulique relié à une pompe hydraulique alimentée par une pompe de gavage; ladite transmission comprenant des moyens de stockage d'énergie qui se combinent 20 avec des moyens de changement de sens de marche, et avec des moyens de freinage additionnels faisant office et remplaçant les moyens connus de freinage du véhicule, lesdits moyens de freinage additionnels étant pilotés par des moyens de commande. Selon un mode de réalisation de l'invention, les moyens de freinage additionnels consistent en un limiteur de pression à tarage proportionnel conmmandé directement par la pédale de frein; lequel limiteur de pression se combine avec un distributeur hydraulique faisant fonction d'inverseur de sens de marche. 30 Selon un mode de réalisation de 1 'invention, les moyens de freinage additionnel consistent en un limiteur de pression à tarage proportionnel monté sur le circuit hydraulique de chaque moteur hydraulique; chacun de ces circuits hydrauliques comprenant un 35 distributeur hydraulique faisant fonction d'inverseur de sens de marche. 49398 1 167 t Selon un mode de réalisation de l'invention, les limiteurs de pression à tarage proportionnel sont commandés hydrauliquement par le maître-cylindre de la pédale de frein. Selon un autre mode de réalisation de l'invention, les limiteurs de pression à tarage proportionnel sont commandés électriquement. Selon un mode de réalisation de l'invention, les moyens de commande consistent en un potentiomètre lié à la pédale de frein en 10 parallèle avec le dispositif de freinage hydraulique des roues non motrices comprenant le maître-cylindre de la pédale de frein et les cylindres de roues. Selon un mode de réalisation de l'invention, les moyens de com15 mande consistent en un boîtier électronique piloté par un potentiomètre lié à la pédale de frein, lequel boîtier électronique reçoit les informations vitesse de chacune des roues du véhicule, et reçoit également une information vitesse instantanée du véhicule; ledit boîtier électronique délivrant des courants de com20 mande aux limiteurs de pression à tarage proportionnel. Selon un mode de réalisation de l'invention, le boîtier électronique délivre des courants de commande aux cylindres des roues non motrices; ces cylindres des roues non motrices étant électro. hydrauliques ou entièrement électriques. Selon un mode de réalisation de l'invention, les moyens de stockage d'énergie consistent en un volant d'inertie monté en aval de l'embrayage de la transmission, lequel volant comporte son propre 30 embrayage. Selon un mode de réalisation de l'invention, les moyens de stockage d'énergie consistent en un volant d'inertie monté en aval de l'embrayage de la transmission avec son propre embrayage, ledit 35 volant d'inertie étant monté en parallèle au moyen d'un multiplicateur. Selon un mode de réalisation de l'invention, les moyens de stockage d'énergie consistent en un volant d'inertie monté en aval de l'embrayage de la transmission avec son propre embrayage, ledit volant d'inertie étant monté en dérivation au moyen d'un multi5 plicateur en renvoi d'angle Selon un mode de réalisation de l'invention, le dispositif de récupération d'énergie comporte un alternateur électrique qui peut être moteur pendant la phase de démarrage du véhicule. Selon un mode de réalisation de l'invention, les moyens de stockage d'énergie consistent en un dispositif oléopneumatique. Selon un mode de réalisation de l'invention, la transmission hydrostatique comporte un amortisseur des variations angulaires de position de roue. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description qui suit de modes de réalisation 20 donnés à titre d'exemple, en référence aux dessins annexés sur lesquels: la figure 1 représente le schéma d'une transmission hydrostatique selon l'invention avee un seul limiteur de pression à 25 tarage proportionnel commandé directement par la pédale de frein; la figure 2 représente le schéma d'une transmission hydrostatique selon 1 ' invention avec un limiteur de pression à tarage 30 proportionnel monté sur le circuit hydraulique de chaque moteur hydraulique; la figure 3 représente le schéma d'une commande hydraulique des limiteurs de pression à tarage proportionnel; 35 493 I 1 -5 la figure 4 représente la commande à l'aide d'un boîtier électronique des limiteurs de pression à tarage proportionnel; la figure 5 représente le schéma de la commande électrique des 5 limiteurs de pression à tarage proportionnel et de la commande hydraulique du freinage des roues non motrices; la figure 6 représente un dispositif de stockage d'énergie selon l'invention. La figure 1 représente le schéma d'une transmission hydrostatique selon l 'invention Cette transmission hydrostatique à récupération d'énergie à freinage intégré comporte un moteur thermique 1 entraînant par l'intermédiaire d'un embrayage 7 une pompe de gavage 2 et la pompe hydrostatique elle-même 3 Le moteur thermique entraîne d'autre part par 1 'intermédiaire de l'embrayage 7 des moyens de stockage d'énergie qui possèdent leur embrayage propre 9 et un multiplicateur 10 Ce moyen de stockage d'énergie dans le cas de la figure est un volant d'inertie 8 Ainsi le volant d'inertie est monté en parallèle de ladite transmission. D'autre part, il peut y avoir un dispositif de récupération d'énergie consistant en un alternateur électrique 12 Cet alternateur électrique 12 peut être moteur pendant la phase de démarrage du véhicule. La transmission hydrostatique proprement dite comprend la pompe de gavage 2 qui alimente la pompe hydrostatique 3 La pompe de gavage 2 aspire directement dans la bâche 6 La pompe hydrostatique 3 alimente deux moteurs hydrauliques 4 montés directement 30 sur chacune des roues motrices Le circuit de la transmission hydrostatique comprend de plus un distributeur hydraulique 5 faisant fonction d'inverseur de sens de marche De plus, le circuit de cette transmission hydrostatique comprend un moyen de freinage additionnel consistant en un limiteur de pression à tarage pro35 portionnel il commandé directement par la pédale de frein 14. 49398 1 1676 Enfin, le circuit de la transmission hydrostatique comporte un amortisseur 13 des variations arngulaires de position de roue La pompe hydrostatique 3 est à débit variable et les moteurs hydrauliques 4 sont à débit fixe. La figure 2 représente le schéma d'une transmission hydrostatique selon un autre mode de réalisation de l'invention Cette transmission hydrostatique comprend un moteur thermique 1 entraînant la pompe de gavage 2 et la pompe hydrostatique proprement dite 3 10 par l'intermédiaire d'un embrayage 7 D'autre part, ce moteur thermique t entraîne par l'intermédiaire de l'embrayage 7 un moyen de stockage d'énergie comprenant un multiplicateur en renvoi d'angle 15 Le stockage d'énergie se fait par un volant d'inertie 16 Le dispositif de récupération d'énergie comporte un 15 alternateur électrique 17 qui peut être moteur dans la phase de démarrage du véhicule Ce dispositif de stockage d'énergie comprend son propre embrayage 9 Le circuit de la transmission hydrostatique proprement dite comprend la pompe de gavage 2 et la pompe à débit variable 3 reliées au moteur hydraulique à débit 20 fixe 4 Chacun de ces moteurs 4 commande directement les roues motrices du véhicule Chaque moteur hydraulique comporte un circuit hydraulique propre à distributeur hydraulique 5 faisant fonction d'inverseur de sens de marche De plus, chacun de ces circuits hydrauliques propres à chaque moteur hydraulique com25 prend un limiteur de pression à tarage proportionnel 18 Enfin, le circuit général de la transmission hydrostatique comprend un échangeur 20 et un amortisseur 13 des variations angulaires de position de roue Enfin 1 ' invention peut comporter sur chacun des moteurs hydrauliques 4 des capteurs de vitesse angulaires des 30 roues 19. Le ou les limiteurs de pression à tarage proportionnel peuvent être commandés hydrauliquement par le maître-cylindre de la pédale de frein Ceci est représenté sur la figure 1 o l'on voit 35 la pédale de frein 14 commander directement le limiteur de pression 11 à tarage proportionnel. 49398 1 1676 La figure 3 représente un dispositif de commande hydraulique des limiteurs de pression 18 à tarage proportionnel qui sont représentés sur la figure 2 Sur cette figure 3, on voit la pédale de frein 14 qui agit sur le maître-cylindre 21 Lequel maître5 cylindre 21 alimente chacun des circuits de commande hydraulique des limiteurs de pression 18 à tarage proportionnel De plus, ce circuit de commande hydraulique peut alimenter par la dérivation 22 la commande du freinage des roues non motrices. Le limiteur de pression 11 à tarage proportionnel ou les limiteurs de pression 18 à tarage proportionnel peuvent être commandés de manière électrique. La figure 5 représente un dispositif de commande électrique des 15 limiteurs de pression 18 à tarage proportionnel Sur cette figure on peut voir la pédale de frein 14 qui actionne un capteur de position à sortie électrique 23 (potentiomètre) Ce capteur de position à sortie électrique 23 alimente les circuits électriques de commande des limiteurs de pression 18 à tarage proportion20 nel De plus, la pédale de frein 14 commande le maître-cylindre 21 qui pilote le circuit hydraulique 22 de commande des actionneurs de frein 24 (cylindresde freinage) Ces cylindres de freinage 24 agissent sur les roues non motrices. La figure 4 représente un dispositif de commande électrique des limiteurs de pression 18 à tarage proportionnel de la figure 2. La pédale de frein 14 commande le capteur de position à sortie électrique 23 Ce capteur de position 23 envoie une information au boîtier électronique 31 D'autre part, ce boîtier éiectro30 nique 31 reçoit les informations vitesse 29 de chacune des roues du véhicule De plus, ce boîtier électronique 31 peut recevoir l'information vitesse instantanée du véhicule 28 Ce boîtier électronique 31 délivre des courants de commande 30 aux limiteurs de pression 18 à tarage proportionnel Ce boîtier électronique 31 35 peut également délivrer des courants de commande 27 aux actionneurs de frein 26 Dans le cas de la figure 4, ces actionneurs de frein 26 sont des vérins électrohydrauliques Dans un autre mode de réalisation de l'invention, ces actionneurs de frein peuvent être entièrement électriques. La figure 6 représente un autre mode de réalisation de stockage d'énergie Sur cette figure, le moteur thermique 1 entraîné le dispositif de stockage d'énergie par l'intermédiaire de l'embrayage 7 Le dispositif de stockage d'énergie a son embrayage propre 29 et comporte monté directement sur l'arbre de sortie du 10 moteur un volant d'inertie 8 L'arbre moteur entraîne la pompe de gavage 2 et la pompe à débit variable 3 comme dans le cas des figures 1 et 2. Les moyens de stockage d'énergie peuvent aussi consister en un dispositif oléopneumatique. Les transmissions hydrostatiques représentées sur les figures 1 et 2 fonctionnent de la même manière Ces transmissions hydrostatiques utilisent une pompe hydrostatique 3 à cylindrée variable 20 dans un seul sens Cette pompe 3 est alimentée par la pompe de gavage 2 qui aspire dans la bâche 6 Les deux pompes 2 et 3 sont entraînées par le moteur thermique 1 par l'intermédiaire de 1 'embrayage 7 Le débit de la pompe 3 dont la cylindrée est variable, est transmis aux deux moteurs-roues 4 dont la cylindrée est fixe 25 dans les deux sens Ce débit de la pompe au moteur se fait par l'intermédiaire d'un distributeur 5 permettant d'inverser le sens du débit pour effectuer la marche arrière du véhicule La décélération du véhicule s'obtient par le fonctionnement de la transmission hydrostatique avec les moteurs 4 fonctionnant en pompe 30 qui débitent alors dans la pompe hydraulique 3 fonctionnant en moteur. Le freinage d'urgence est obtenu par le dispositif du limiteur de pression 11 à tarage proportionnel représenté sur la figure 1, 35 des limiteurs de pressions 18 à tarage proportionnel représentés sur la figure 2. 493 W I 1 l -9 Les différents moyens de stockage d'énergie dont ceux représentés sur les figures 1, 2 et 6 permettent de récupérer 1 'énergie du freinage donné par le fonctionnement de la transmission hydrostatique. La figure 1 représente un dispositif de freinage d'urgence constitué d'un limiteur de pression 11 à tarage proportionnel commandé directement par la pédale de frein 14 Dans ce cas, le couple de freinage est le même sur chacune des deux roues motrices. Dans le cas de la figure 2, le freinage d'urgence est indépendant sur chacune des deux roues motrices Ceci permet à partir de l'information donnée par les capteurs de vitesse angulaire 19 d'agir sur le freinage de chaque roue motrice afin d'éviter le blocageou 15 le patinage desdites roues On a ainsi les éléments pour réaliser un système d'anti-blocage des roues améliorant la sécurité lors du freinage. On peut aussi concevoir les limiteurs de pression à tarage propor20 tionnel 18 de façon à ce qu'ils soient pilotés par la pression du système classique de freinage hydraulique par maître-cylindre 21 comme cela est représenté sur la figure 3; ce freinage hydraulique classique assurant le freinage des roues non motrices Dans ce cas, il n'y a pas de réalisation d'anti- blocage. 25 Dans le dispositif de commande du freinage d'urgence représenté sur la figure 4, le boîtier électronique 31 est conçu de telle manière que la vitesse de chacune des quatre roues reste lors du freinage à une valeur la plus proche possible de la vitesse moyen30 ne des quatre roues, on évite ainsi le patinage ou le blocage d'une roue. On peut compléter le dispositif, en envoyant au boîtier électronique 31 une information 28 liée à la vitesse instantanée du 35 véhicule Le boîtier électronique 31 cherchera dans ce cas à 49398 1 16 garder chacune des roues à une vitesse voisine de la vitesse instantanée du véhicule. Sur la figure 5, il a été conservé le freinage classique par maitrecylindre 21 sur les roues non motrices; et l'utilisation par l'intermédiaire d'un potentiomètre 23 pour le freinage des roues motrices Ce freinage d'urgence se fait alors par tarage électrique proportionnel au courant dans les limiteurs de pression 18 à tarage proportionnel pour le freinage des roues motrices. 10 Dans ce cas, il n'y a pas d'anti- blocage des roues, mais il n'est pas nécessaire de conserver une assistance de freinage pour la commande classique, du fait qu'il n'y a que deux roues à freiner proportionnellement à l'effort exercé sur la pédale Cela est particulièrement intéressant lors de l'emploi d'un moteur Diesel 15 et permet d'éviter l'adjonction d'une pompe à vide. 49398 I 1676 REVENDICATIONS 1 Transmission hydrostatique à récupération d'énergie à freinage intégré comportant, sur chaque roue motrice, un moteur hydrau5 lique ( 4) relié à une pompe hydraulique ( 3) alimentée par une pompe de gavage ( 2), caractérisée en ce que ladite transmission comprend des moyens de freinage additionnel faisant office et remplaçant les moyens connus de freinage du véhicule, qui se combinent avec des moyens de changement de sens de marche, lesdits 10 moyens de freinage additionnel étant pilotés par des moyens de commande. 2 Transmission hydrostatique selon la revendication 1, caractérisée en ce qu'elle comporte des moyens de freinage additionnel 15 consistant en un limiteur de pression ( 11) à tarage proportionnel commandé directement par la pédale de frein ( 14), et en un distributeur hydraulique ( 5) faisant fonction d'inverseur de sens de marche. 3 Transmission hydrostatique selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens de freinage additionnel consistent en un limiteur de pression ( 18) à tarage proportionnel monté sur le circuit hydraulique de chaque moteur hydraulique ( 4), chacun de ces circuits hydrauliques comprenant un distributeur hydraulique 25 ( 5) faisant fonction d'inverseur de sens de marche. 4 Transmission hydrostatique selon l'une des revendications 2 ou 3, caractérisée en ce que le ou les limiteurs de pression ( 11, 18) à tarage proportionnel sont commandés hydrauliquement par le 30 maîtrecylindre ( 21) de la pédale de frein ( 14). Transmission hydrostatique selon la revendication 3, caractérisée en ce que les limiteurs de pression ( 11, 18) à tarage proportionnel sont commandés électriquement. 6 Transmission hydrostatique selon la revendication 5, caractérisée en ce que les moyens de commande consistent en un capteur de position à sortie électrique ( 23) lié à la pédale de frein ( 14), en parallèle avec le dispositif de freinage hydraulique des roues non motrices comprenant le maître-cylindre ( 21) de la pédale de frein ( 14) et les actionneurs de frein ( 24) des roues. 7 Transmission hydrostatique selon la revendication 5, caractérisée en ce que les moyens de commande consistent en un boîtier 10 électronique ( 31) piloté par un capteur de position à sortie électrique ( 23) lié à la pédale de frein ( 14), lequel bo tier électronique ( 31) reçoit les informations vitesse ( 29) de chacune des roues du véhicule, ledit boîtier électronique ( 31) délivrant des courants de commande ( 30) aux limiteurs de pression ( 18) à 15 tarage proportionnel. 8 Transmission hydrostatique selon la revendication 7, caractérisée en ce que le boîtier électronique ( 31) délivre des courants de commande ( 27) aux actionneurs des freins des roues non motrices. 9 Transmission hydrostatique selon la revendication 8, caractérisée en ce que les actionneurs de frein ( 26) des roues non motrices sont électrohydrauliques. 10 Transmission hydrostatique selon la revendication 8, caractérisée en ce que les actionneurs de frein des roues non motrices sont entièrement électriques. 11 Transmission hydrostatique selon la revendication 8, caracté30 risée en ce que le boîtier électronique ( 31) reçoit une information vitesse instantanée ( 28) du véhicule. 12 Transmission hydrostatique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend des 35 moyens de stockage d'énergie. 4530 1 Il 13 Transmission hydrostatique selon la revendication 12, caractérisée en ce que les moyens de stockage d'énergie consistent en un volant d'inertie ( 8) monté en aval de l'embrayage de la transmission ( 7), lequel volant comporte son propre embrayage ( 9). 14 Transmission hydrostatique selon la revendication 12, caractérisée en ce que les moyens de stockage d'énergie consistent en un volant d'inertie ( 8) monté en aval de l'embrayage ( 7) de la transmission avec son propre embrayage ( 9), ledit volant d'iner10 tie ( 8) étant monté en parallèle au moyen d'un multiplicateur ( 10). Transmission hydrostatique selon la revendication 12, caractérisée en ce que les moyens de stockage d'énergie consistent en un volant d'inertie ( 16) monté en aval de l'embrayage de la 15 transmission ( 7) avec son propre embrayage ( 9), ledit volant d'inertie ( 16) étant monté en dérivation au moyen d'un multiplicateur en renvoi d'angle ( 15). 16 Transmission hydrostatique selon l'une des revendications 14 20 et 15, caractérisée en ce que le dispositif de récupération d'énergie comporte un alternateur électrique ( 12 17). 17 Transmission hydrostatique selon la revendication 16, caractérisée en ce que 1 ' alternateur électrique ( 12 17) est moteur 25 pendant la phase de démarrage du véhicule. 18 Transmission hydrostatique selon la revendication 12, caractérisée en ce que les moyens de stockage d'énergie consistent en un dispositif oléopneumatique. 19 Transmission hydrostatique selon 1 'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte un amortisseur ( 13) des variations angulaires de position de roue. 49398 1 161