Brevet FR2613016A1 — publié le 19880930

Transmission hydromécanique de véhicule à récupération d'énergie au freinage La présente invention concerne une transmission hydromécanique pour véhicule, comprenant entre un moteur thermique et un essieu moteur, un premier groupe hydraulique à cylindrée variable commandé par le moteur thermique, un second groupe hydraulique relié au premier groupe par un circuit hydraulique fermé à deux branches, et un réducteur planétaire à trois éléments comprenant un premier élément commandé par le second groupe hydraulique, un second element commandant l'essieu moteur, et un troisième élément sous le contrôle d'un arbre apte à etre immobilisé en rotation lors du serrage d'un frein ou à hêtre entraîné par le moteur thermique lors de l'engagement d'un embrayage, le serrage du frein et le désengagement de l'embrayage permettant un fonctionnement purement hydrostatique de la transmission au cours duquel la vitesse du véhicule peut atteindre une première valeur limite prédéterminée, tandis que le desserrage du frein et l'engagement de I 'embrayage permet un fonctionnement hydromécanique de la transmission au cours duquel la vitesse du véhicule peut atteindre une seconde valeur limite prédéterminée. Les transmissions hydromécaniques de ce type ne sont pas prévues pour récupérer de l'énergie lors du freinage des véhicules qu'elles équipent. La présente invention se propose précisément de remédier å cette lacune et, pour ce faire, elle a pour objet une transmission hydromécanique du type susmentionné qui se caractérise en ce qu'elle comprend un accumulateur hydraulique relié à la branche haute pression du circuit hydraulique, en ce que le second groupe hydraulique est a cylindrée variable, et en ce que des moyens de commande sont prévus pour régler les cylindrées des premier et second groupes hydrauliques de telle sorte que le moteur thermique fonctionne normalement sur sa courbe de consommation minimale et que l'accumulateur se décharge ou se charge selon que le véhicule fonctionne en traction ou est freiné. Cet ensemble de dispositions permet des économies notables de carburant tout en améliorant les performances du véhicule. Lors du fonctionnement de la transmission, les quatre conditions suivantes peuvent se présenter les premier et second groupes hydrauliques fonctionnent respectivement comme pompe et comme moteur lorsque, le frein étant serré et l'embrayage désengagé, le véhicule fonctionne en traction à une vitesse ayant une valeur inférieure ou égale à la première valeur limite prédéterminée le premier groupe hydraulique a un débit nul alors que le second fonctionne comme pompe lorsque, le frein étant serré et l'embrayage désengagé, le véhicule est freiné à partir d'une vitesse ayant une valeur inférieure ou égale å la première valeur limite prédéterminée les premier et second groupes hydrauliques fonctionnent respectivement comme moteur et comme pompe, puis comme pompe et comme moteur lorsque, le frein étant desserré et l'embrayage engagé, le véhicule fonctionne en traction à une vitesse dont la valeur augmente de la première valeur limite prédéterminée à la seconde valeur limite prédéterminée ; et les premier et second groupes hydrauliques fonctionnent tous deux comme pompe, puis respectivement comme pompe et comme moteur lorsque, le frein étant desserré et l'embrayage engagé, le véhicule est freiné à partir d'une vitesse dont la valeur diminue de la seconde valeur limite predéterminée à la première valeur limite prédéterminée. Selon une caractéristique particulière de l'invention, une roue libre est interposée entre l'arbre et un carter fixe, ce qui facilite le passage du fonctionnement purement hydrostatique au fonctionnement hydromécanique et viceversa. Avantageusement, la transmission conforme à l'invention comporte un second arbre parallèle au premier arbre, ce second arbre étant solidaire en rotation du second élement du réducteur planétaire et apte & hêtre entraîné par le moteur thermique lors de l'engagement d'un second embrayage. Le second embrayage, lorsqu'il est le seul à etre engagé, assure une liaison mécanique directe entre l'entrée et la sortie de la transmission qui se trouve ainsi dotée d'un troisième mode de fonctionnement purement mécanique. Le véhicule peut par suite atteindre des vitesses dont la valeur est supérieure à la seconde valeur limite prédéterminée. On notera ici que l'engagement du premier embrayage lorsque la transmission fonctionne selon le troisième mode permet la mise en rotation du second groupe hydraulique qui peut ainsi prélever de l'énergie sur la sortie lors du freinage du véhicule et mettre cette énergie en réserve dans l'accumulateur. De préférence, les moyens de commande sont conçus pour que la pression dans l'accumulateur diminue suivant une loi préétablie lorsque la vitesse du véhicule augmente. L'accumulateur peut ainsi se décharger au fur et å mesure que la vitesse du véhicule augmente, ce qui améliore les performances de ce dernier lors du démarrage et permet meme de remplacer le moteur thermique. Selon lot un mode de réalisation préféré de l'invention, les trois éléments du réducteur planétaire sont respectivement un planétaire, un porte-satellites et une couronne dentée, le porte-satellites comportant des satellites en prise à la fois avec le planétaire et la couronne dentée. D'autre part, les moyens de commande sont constitués par un calculateur à microprocesseur. Un mode d'exécution de la présente invention sera décrit ci-après à titre d'exemple nullement limitatif en référence au dessin annexé qui représente schématiquement une transmission selon l'invention. La transmission que l'on peut voir sur le dessin a été mise au point pour entraîner des véhicules comportant un moteur thermique X et au moins un essieu moteur S pouvant hêtre pourvu d'un inverseur de marche I. Elle comprend un premier groupe hydraulique à cylindrée variable 1 calé sur l'arbre 2 du moteur X, un second groupe hydraulique 3 relié au premier groupe 1 par un circuit hydraulique C fermé et à deux branches, et un réducteur planétaire 4 comprenant un premier élément 5 commandé par le second groupe 3, un second élément 6 solidaire en rotation d'un arbre 7 relié å l'essieu moteur S par l'intermédiaire de l'inverseur I, et un troisième élément 8 sous le contrôle d'un arbre 9 apte & hêtre immobilisé en rotation par un frein 10 ou à être entraîné par le moteur X lors de l'engagement d'un embrayage 11. Dans l'exemple représenté, les trais éléments du réducteur 4 sont constitués le premier par un planétaire, le second par un porte-satellites et le troisième par une couronne dentée, le porte-satellites comportant des satellites 12 en prise à la fois avec le planétaire et la couronne dentée. Il va de soi que le réducteur 4 pourrait hêtre monté différemment dans la transmission. La couronne dentée comporte une seconde denture 13 en prise avec un pignon 14 calé sur l'arbre 9 tandis que le primaire de l'embrayage il porte une roue dentée 15 en prise avec un pignon 16 calé sur l'arbre 2 du moteur X. La transmission conforme à l'invention, dont le second groupe hydraulique 3 est à cylindrée variable, comprend par ailleurs un accumulateur hydraulique 17 relié à la branche haute pression du circuit hydraulique C, et des moyens de commande tels qu'un calculateur à microprocesseur 18 pour régler les cylindrees des premier et second groupes hydrauliques 1, 3 de telle sorte que le moteur thermique fonctionne normalement sur sa courbe de consommation minimum et que l'accumulateur 12 se décharge ou se charge selon que le véhicule fonctionne en traction ou est freiné. Elle comprend également un second arbre 19 s'étendant parallèlement à l'arbre 9, l'arbre 19 portant un pignon 20 en prise avec un pignon 21 calé sur l'arbre 7 et étant apte à hêtre entraîné par le moteur X lors de l'engagement d'un second embrayage 22 dont le primaire porte une roue dentée 23 en prise avec le pignon 16. La transmission conforme à l'invention fonctionne selon mode purement hydrostatique lorsque la vitesse du véhicule a une valeur comprise entre O et une première valeur limite prédéterminée, par exemple 27 km/h, selon un mode hydromécanique à dérivation de puissance lorsque la vitesse du véhicule a une valeur comprise entre la première valeur limite prédéterminée et une seconde valeur limite prédéterminée, par exemple 80 km/h, et un mode purement mécanique lorsque la vitesse du véhicule a une valeur comprise entre la seconde valeur limite prédéterminée et une troisième valeur limite prédéterminée, par exemple 120 km/h. Pour être complet, on précisera qu'une roue libre 24 est interposée entre l'arbre 9 et le carter 25 de la transmission afin de faciliter le passage du mode de fonctionnement purement hydrostatique au fonctionnement hydromécanique et vice-versa. On va maintenant décrire les trois modes de fonctionnement de cette transmission. 1) Fonctionnement selon le mode purement hydrostatique La transmission fonctionne selon le mode purement hydrostatique lorsque le frein 10 est serré et les embrayages 11 et 22 désengagés, c'est-àdire lorsque la couronne 8 du réducteur 4 est immobilisee. Les groupes hydrauliques 1 et 3 fonctionnent respectivement comme pompe et comme moteur lorsque le véhicule fonctionne en traction, leur cylindrée étant réglée de telle sorte que la pression du fluide dans le circuit C reste constante quelle que soit la vitesse du véhicule. En revanche, le groupe hydraulique 1 a un débit nul alors que le groupe hydraulique 3 fonctionne comme pompe et recharge l'accumulateur 17 lorsque le véhicule est freiné. 2) Fonctionnement selon le mode hydromécanique La transmission fonctionne selon le mode hydromécanique lorsque le frein 10 est desserré, l'embrayage 11 engagé et l'embrayage 22 désengagé. Les groupes hydrauliques 1 et 3 fonctionnent respectivement comme moteur et comme pompe lorsque le véhicule fonctionne en traction à une vitesse dont la valeur est comprise entre la première valeur limite prédéterminée et une valeur intermédiaire égale à la demi-somme des première et seconde valeurs limites prédéterminées. Le groupe 3 cesse d'entraîner le planétaire 5 du réducteur lorsque la vitesse du véhicule atteint la valeur intermédiaire. Pour cette valeur, la transmission de puissance ne s'effectue donc pas par la voie hydraulique. Les groupes hydrauliques 1 et 3 fonctionnent ensuite respectivement comme pompe et comme moteur lorsque le véhicule fonctionne en traction à une vitesse dont la valeur est comprise entre la valeur intermédiaire et la seconde valeur limite prédéterminée. Dans le cas du freinage, les groupes hydrauliques 1 et 3 fonctionnent tous deux comme pompe lorsque la valeur de la vitesse du véhicule est comprise entre la valeur intermédiaire et la seconde valeur limite prédéterminée, et respectivement comme pompe et comme moteur lorsque la valeur de la vitesse du véhicule est comprise entre la première valeur limite prédéterminée et la valeur intermédiaire. 3) Fonctionnement selon le mode purement mécanique La transmission fonctionne selon le mode purement mécanique lorsque le frein 10 est desserré, l'embrayage 1 1 désengagé et l'embrayage 22 engagé. I1 convient, pour ce mode de fonctionnement, d'isoler l'accumulateur 17 pour éviter que des fuites au niveau des groupes hydrauliques puissent le décharger. En variante, on pourrait engager l'embrayage 11 afin de faire tourner le groupe hydraulique 3 et de lui permettre du charger l'accumulateur 17. Il convient bien entendu que l'accumulateur 17 soit chargé pour mettre le circuit hydraulique C en presson et permettre le démarrage du véhicule. I1 est en outre préférable, pour améliorer les conditions de démarrage, de programmer le calculateur 18 de telle sorte que la pression dans l'accumulateur diminue suivant une loi préétablie lorsque la vitesse du véhicule augmente. Ainsi, la pression pourrait par exemple etre de 400 bars (4.103 Pa! lorsque le véhicule démarre, puis diminuer jusqu'à 350 bars (3,5.103 Pa) lorsque la vitesse du véhicule atteint la première valeur limite prédéterminée et jusqu'à 250 bars (2,5.103 Pa) lorsque la vitesse du véhicule atteint la seconde valeur limite prédéterminée. REYEBDICAT'IOBS 1. Transmission hydromécanique pour véhicule, comprenant entre un moteur thermique (X) et un essieu moteur (S), un premier groupe hydraulique à cylindrée variable (1) commandé par le moteur thermique, un second groupe hydraulique (3) relié au premier groupe par un circuit hydraulique (C) fermé à deux branches, et un réducteur planétaire (4) à trois éléments comprenant un premier élément (5) commandé par le second groupe hydraulique, un second élement (6) commandant l'essieu moteur, et un troisième élément (8) sous le contrôle d'un arbre (9) apte à etre immobilisé en rotation lors du serrage d'un frein (10) ou à être entraîné par le moteur thermique lors de l'engagement d'un embrayage (11), le serrage du frein et le désengagement de l'embrayage permettant un fonctionnement purement hydrostatique de la transmission au cours duquel la vitesse du véhicule peut atteindre une première valeur limite prédéterminée, tandis que le desserrage du frein et l'engagement de l'embrayage permet un fonctionnement hydromécanique de la transmission au cours duquel la vitesse du véhicule peut atteindre une seconde valeur limite prédéterminée, caractérisée en ce qu'elle comprend un accumulateur hydraulique (17) relié à la branche haute pression du circuit hydraulique (C), en ce que le second groupe hydraulique (3) est à cylindrée variable, et en ce que des moyens de commande (18) sont prévus pour régler les cylindrées des premier et second groupes hydrauliques (1, 3) de telle sorte que le moteur thermique (x) fonctionne normalement sur sa courbe de consommation minimale et que l'accumulateur (17) se décharge ou se charge selon que le véhicule fonctionne en traction ou est freiné. 2. Transmission selon la revendication 1, caractérisée en ce que les premier et second groupes hydrauliques (1, 3) fonctionnent respectivement comme pompe et comme moteur lorsque, le frein (10) étant serré et l'embrayage (11) désengagé, le véhicule fonctionne en traction à une vitesse ayant une valeur inférieure ou égale à la première valeur limite prédéterminée. 3. Transmission selon la revendication 1, caractérisée en ce que le premier groupe hydraulique (1) a un débit nul alors que le second (3) fonctionne comme pompe lorsque, le frein (10) étant serré et l'embrayage (11) désengagé, le véhicule est freiné à partir d'une vitesse ayant une valeur inférieure ou egale à la première valeur limite prédéterminée. 4. Transmission selon la revendication 1, caractérisée en ce que les premier et second groupes hydrauliques (1, 3) fonctionnent respectivement comme moteur et comme pompe, puis comme pompe et comme moteur lorsque, le frein (10) etant desserré et l'embrayage (11) engagé, le véhicule fonctionne en traction a une vitesse dont la valeur augmente de la première valeur limite prédéterminée à la seconde valeur limite prédéterminée. 5. Transmission selon la revendication 1, caractérisée en ce que les premier et second groupes hydrauliques (1, 3) fonctionnent tous deux comme pompe, puis respectivement comme pompe et comme moteur lorsque, le frein (10) étant desserré et l'embrayage (11) engagé, le véhicule est freiné à partir d'une vitesse dont la valeur diminue de la seconde valeur limite prédéterminée à la première valeur limite prédéterminée. 6. Transmission selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'une roue libre (24) est interposée entre l'arbre (9) et un carter fixe (25). 7. Transmission selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte un second arbre (19) parallèle au premier arbre (9), ce second arbre étant solidaire en rotation du second élement (6) du réducteur planétaire (4) et apte à être entraîné par le moteur thermique (X) lors de l'engagement d'un second embrayage (22). 8. Transmission selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les moyens de commande (18) sont conçus pour que la pression dans l'accumulateur (17) diminue suivant une loi préétablie lorsque la vitesse du véhicule augmente. 9. Transmission selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les trois élements du réducteur planétaire (4) sont respectivement un planétaire (5), un porte-satellites (6) et une couronne dentée (8), le porte-satellites comportant des satellites (12) en prise à la fois avec le planétaire et la couronne dentée. 10. Transmission selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que les moyens de commande (18) sont constitués par un calculateur à microprocesseur.