Brevet FR2689821A1 — publié le 19931015

TROUPE MOTOPROPULSEUR BI-MODE ET VEHICULE EQUIPE D'UN TEL GROUPE L'invention concerne un groupe motopropulseur bi-mode et un véhicule automobile propulsé par un tel groupe. L'objectif est d'obtenir un véhicule capable de se mouvoir tant à partir d'un moteur thermique, que d'un moteur électrique. On peut ainsi disposer d'un mode de fonctionnement électrique dépourvu d'émissions polluantes sans pénaliser l'autonomie routière. Un tel véhicule utilise par exemple son moteur thermique pour de longs trajets, et son moteur électrique en zone urbaine. La difficulté est de trouver un arrangement compact, et efficace réutilisant de préférence des composants mécaniques de grande série, afin de diminuer le coût. I1 a déjà été proposé de tels véhicules, en particulier avec les dispositions suivantes Selon une première disposition le moteur thermique est accouplé à une boite de vitesses conventionnelle et transmet sa puissance à un premier train de roues alors que le moteur électrique transmet sa puissance séparément à un deuxième train de roues. Selon une deuxième disposition le moteur électrique est intégré, par exemple au niveau du volant moteur, dans le groupe motopropulseur thermique du véhicule. Dans la première disposition le groupe motopropulseur thermique reste conventionnel donc de grande série. Par contre le moteur électrique doit être doté d'un système de transmission aux roues autonome comprenant un démultiplicateur, un différentiel, des arbres de transmission ce qui conduit à une installation de coût très élevé. De plus cette solution est encombrante et lourde, ce qui est particulièrement contraignant dans un véhicule où il faut de plus prévoir une certaine masse pour les batteries. Dans la deuxième solution, le même essieu est moteur dans les deux modes de propulsion d'où un gain important sur les organes de transmission. Cependant, en particulier avec l'implantation transversale du groupe motopropulseur, il est particulièrement difficile - de disposer d'une place permettant de loger un moteur électrique d'une puissance suffisante - et surtout de pouvoir utiliser indépendamment le moteur électrique et le moteur thermique - ensuite d'éviter les pertes par barbotage d'huile dans la boîte de vitesses en mode électrique. De plus une telle installation conduit à la réalisation d'une transmission entièrement spécifique. Le but de l'in- vention est donc d'obtenir un aménagement compact qui remédie à ces divers inconvénients. Selon l'invention un groupe motopropulseur bi-mode pour véhicule automobile, du type comportant d'une part un moteur thermique dont le vilebrequin est accouplé axialement avec l'arbre primaire d'une boîte de vitesses, l'arbre secondaire de cette boîte étant accouplé par l'intermédiaire d'un réducteur et d'un différentiel à un essieu moteur et d'autre part un moteur électrique accouplé au même essieu moteur, se caractérise à cet effet en ce que le moteur électrique est monté au-dessus de la boîte de vitesses et est accouplé à l'arbre secondaire de cette boîte par l'intermédiaire de moyens réducteurs. Selon une autre caractéristique importante les moyens réducteurs sont de préférence constitués par une transmission à courroie dont la poulie menante est solidaire de l'arbre du moteur électrique et la poulie menée solidaire d'un prolongement de l'arbre secondaire de la boîte extérieurement au carter de cette boîte. Le moteur électrique peut être monté de façon articulée sur la boîte de vitesses de façon à permettre le réglage de la tension de la courroie. Selon une autre caractéristique 11 arbre primaire de la boîte de vitesses intègre des pignons fixes et son arbre secondaire des pignons fous équipés de moyens permettant leur crabotage sur cet arbre. Pour éviter son entraînement en mode thermique le moteur électrique peut être désolidarisable de l'arbre secondaire par embrayage ou par crabot. Dans ce cas il est avantageux que les moyens de désolidarisation soient commandés par une tringlerie commandant habituellement un rapport de la boîte de vitesses. Enfin l'invention s'applique plus particulièrement au cas où le moteur thermique est un moteur multicylindrique en ligne et à un véhicule automobile à propulsion bi-mode dont le groupe motopropulseur est disposé en travers et entraîne l'essieu avant du véhicule. L'invention sera mieux comprise à l'aide de la description gui va suivre, donnée uniquement à titre d'exemple et faite en se référant aux dessins annexés sur lesquels - La Figure 1 représente un groupe motopropulseur monté transversalement sur un véhicule - La figure 2 montre un détail d'une variante de crabotage. Comme représenté en figure 1, un groupe motopropulseur suivant l'invention est installé transversalement dans un véhicule dont on voit le capot 1, les roues motrices 2a et 2b, entraînées par des transmissions transversales 3,4. Le groupe motopropulseur comprend un moteur thermique 5, un ensemble boîte-pont 6, et un moteur électrique 7. Le moteur électrique est fixé directement sur le carter 14 de la boîte de vitesses par des liaisons 8a, 8b. En variante, non représentée, la liaison pourrait aussi être articulée, de façon à permettre le réglage de la tension de la courroie de transmission décrite ci-après. Le moteur électrique est muni d'une poulie d'entraînement 9, de préférence crantée. La boîte de vitesses, montrée ici en coupe comprend ainsi qu'il est connu deux arbres : un arbre primaire 10, intégrant des pignons fixes, et un arbre secondaire 11 sur lequel sont montés des pignons fous en prise avec les pignons fixes et équipés de moyens de crabotage avec l'arbre 11, lequel entraîne directement par un pignon 12, la couronne dentée 13 du pont. Pour une plus grande clarté du dessin, le mécanisme du pont comportant la couronne 13 et la partie attenante des transmissions transversales 3a, 4a sont représentées rabattues par le bas. L'arbre secondaire 11 est prolongé de façon à traverser le couvercle 14a (fig. 2) du carter de la boîte 14, et se trouve équipé d'une poulie d'entraînement 15. Dès lors on voit qu'il est facile d'entraîner à partir du moteur électrique l'arbre secondaire 11, et par conséquent le véhicule, au moyen d'une courroie crantée 16. On notera que, dans ce mode de propulsion électrique, ni les pignons de boîte de vitesses, ni l'arbre primaire, et ni a fortiori le moteur thermique ne sont entraînés, d'où un minimum de pertes de rendement. On notera aussi que la disposition permet de trouver naturellement le rapport de démultiplication convenable pour la transmission aux roues à partir du moteur électrique. En effet, une première démultiplication est effectuée au niveau de la courroie crantée 16, selon le rapport des pignons 9 et 15, la deuxième étant faite par le couple de pont lui-même (pignons 12,13). On voit aussi que dans le véhicule bi-mode proposé la traction avec le moteur thermique utilise la même chaîne cinématique qu'un véhicule conventionnel thermique. Dans la disposition représentée en figure 1, le moteur électrique est systématiquement entraîné, ce qui peut présenter des inconvénients en mode thermique, par exemple liés à l'inertie du moteur électrique. On peut éviter ces inconvénients par un système de désolidarisation au niveau de la transmission du moteur électrique. Cette désolidarisation pourra être réalisée par un embrayage, ou plus simplement, par un crabot qui pourra être implanté, soit entre la poulie 9 et arbre du moteur 7, soit de préférence entre la poulie 15 et l'arbre 11, cette dernière disposition offrant en outre l'avantage d'éviter l'entraînement à vide de la courroie crantée. Dans cette dernière disposition, on conçoit que la fonction crabotage puisse avantageusement être faite dans l'huile, à l'intérieur de la boîte, et qu'elle puisse même être opérée par la tringlerie traditionnelle de commande des vitesses comme montré en figure 2. La poulie 15 est montée à rotation sur l'arbre secondaire 11 par l'intermédiaire d'un roulement 17. La poulie 15 comporte une denture de crabotage 18, à laquelle fait face la denture de crabotage d'un manchon 19 solidaire de l'arbre 11. On notera que le carter de bote de vitesses porte un roulement 20 formant palier pour l'arbre secondaire 11. On voit qulil est facile de solidariser ou non en rotation la poulie 15 et l'arbre 11, en faisant coulisser axialement sur le manchon 19 un manchon 21, lequel est actionné par une fourchette 22 reliée à la commande centrale de la boîte par un axe 23. I1 est à noter que la disposition comprenant les éléments 19,21,22,23 est habituelle sur les ensembles de transmission boîte-pont, par exemple pour l'actionnement d'un cinquième rapport. On conçoit donc qu'il soit facile de remplacer ledit rapport par l'entraînement sus-décrit et que, par conséquent, une bote-pont de grande série puisse être réaménagée facilement à court réduit pour la fonction décrite. Le groupe motopropulseur bi-mode peut ainsi être utilisé de deux manières différentes 1-Sans désaccouplage moteur électrique/bote, le moteur électrique tourne en permanence, seul si on est en propulsion électrique, ou en accompagnement du moteur thermique dans l'autre cas. Ceci permet de récupérer l'énergie de freinage et même de recharger les batteries de traction sur route de façon permanente. Afin de ne pas pénaliser l'accélération du véhicule par l'inertie de moteur électrique, il est possible de l'alimenter faiblement lors des accélérations, cette énergie étant largement récupérée pendant les phases de freinage du véhicule. 2-Le désaccouplage moteur électrique/bolte, permet de se libérer de l'inertie du moteur électrique en fonctionnement thermique, d'où de meilleures accélérations. REVENDICATIONS 1- Groupe motopropulseur bi-mode pour véhicule automobile comportant d'une part un moteur thermique (5) dont le vilebrequin est accouplé axialement avec l'arbre primaire (10) d'une boîte de vitesses, l'arbre secondaire (11) de cette boîte étant accouple par l'intermédiaire d' un réducteur et d'un différentiel à un essieu moteur et d'autre part un moteur électrique (7) accouplé au même essieu moteur, caractérisé en ce que le moteur électrique (7) est monté au-dessus de la boite de vitesses (14) et est accouplé à l'arbre secondaire (12) de cette boîte par l'intermédiaire de moyens réducteurs (9,16,15). 2- Groupe motopropulseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens réducteurs sont constitués par une transmission à courroie (16) dont la poulie menante (9) est solidaire de l'arbre du moteur électrique (7) et la poulie menée (15) solidaire d'un prolongement de l'arbre secondaire (12) de la boîte extérieurement au couvercle (14a) du carter de cette bote. 3- Groupe motopropulseur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le moteur électrique (7) est monté de façon articulée sur la boîte de vitesses (14) de façon à permettre le réglage de la tension de la courroie (16). 4- Groupe motopropulseur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'arbre primaire (10) de la boîte de vitesses intègre des pignons fixes et son arbre secondaire (11) des pignons fous équipés de moyens permettant leur crabotage sur cet arbre. 5- Groupe motopropulseur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moteur électrique (7) est désolidarisable de l'arbre secondaire (11) par embrayage ou par crabot. 6- Groupe motopropulseur selon la revendication 5, caractérisé en ce que les moyens de désolidarisation sont commandés par une tringlerie (23) commandant habituellement un rapport de la bote de vitesses. 7- Groupe motopropulseur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moteur thermique (5) est un moteur multicylindrique en ligne. 8- Véhicule automobile à propulsion bi-mode équipé d'un groupe motopropulseur conforme à l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le groupe motopropulseur est disposé en travers et entraîne l'essieu avant du véhicule.