Brevet FR2768968A1 — publié le 19990402

La présente invention concerne un dispositif de boite de vitesse offrant toute facilité pour l'automatisme du passage des vitesses et permettant de coupler de façon simultanée ou alternée l'utilisation d'un moteur thermique et électrique. Traditionnellement, une boite de vitesse utilise un convertisseur hydraulique attaquant un train d'engrenages épicycloidaux enclenchés par des embrayages à poussoir hydraulique en automatique ou un embrayage monodisque attaquant un train de pignons embrayés mécaniquement. La présente invention permet de réduire la complexité mécanique de la boite de vitesse nécessaire à l'utilisation des moteurs thermiques conventionnels tout en autorisant grâce à un de ses organes ( un moteur électrique ) la traction électrique du véhicule. Cette commodité, en période de pollution, présente un intérêt pour l'utilisation temporaire du véhicule dans les embouteillages urbains. Le dispositif présente d'autres avantages tels que l'utilisation du dit moteur électrique en démarreur du moteur, ou en génératricealternateur ou en frein électromagnétique. La description commence par l'organisation générale de la boite. La boite comprend un arbre moteur et un arbre d'entraînement pourvus de pignons en vis à vis permettant la démultiplication. Les pignons de l'arbre moteur sont embrayables par un dispositif décrit plus loin. En dehors du carter, ces deux arbres sont couplés par un dispositif réducteur à un équipement électromécanique ayant fonction de moteur et de génératrice électrique. II a la particularité d'avoir un stator tournant de telle façon que le réducteur permette la liaison du stator à l'arbre d'entraînement et du rotor à l'arbre moteur ou inversement. La carcasse de l'équipement électromécanique à stator tournant (EEST) est liée à la structure du véhicule. Ainsi la vitesse de rotation de L'ZEST est proportionnelle à la vitesse différentielle des deux arbres entraînement et moteur. L'EEST est pourvu de deux freins électromécaniques. L'un permet de lier le stator de l'EEST à la carcasse, I'autre permet de lier le rotor à la carcasse. De plus, chaque arbre est pourvu d'un capteur de vitesse et d'un capteur de positionnement servant à la gestion électronique de la boite. Le dispositif d'embrayage des pignons est décrit ci-après ainsi que le procédé de changement de démultiplication. Seuls les pignons de I 'arbre moteur ( ou bien l'arbre d'entraînement ) sont embrayables. Le pignon de sélection est monté sur l'arbre par un roulement. Le pignon se trouve embrayé par un crabot annulaire enfermé et lié en rotation par une structure formant une chambre solidaire à l'arbre. Le crabot verrouille le pignon à la structure de la chambre lorsque cette chambre est soumise à une pression d'huile. Ainsi l'arbre entraîne le pignon. Lorsque la chambre n'est plus soumise à la pression de l'huile, un ressort de rappel repositionne le crabot au repos. L'alimentation en huile s'opère par le fait que l'arbre moteur est alésé et reçoit à l'intérieur un tuyau parfaitement coaxial sous pression d'huile. La sélection du pignon est faite par la mise en coïncidence de trous haricot. Chaque trou de pignon a une position angulaire décalée sur la circonférence de l'arbre et en regard de l'orifice de chambre. Ainsi la sélection s'opère par rotation du tuyau dans l'arbre moteur au moyen d'un sélecteur qui peut être un moteur pas à pas, de façon à positionner le haricot du tuyau en face de l'orifice de la chambre. Grâce au dispositif de capteurs sur les deux arbres (suscités), il est possible d'effectuer un changement de rapport comme suit: a) désenclenchement du rapport en cours b) grâce à l'E EST, forcer la vitesse de rotation de l'arbre moteur par rapport à l'arbre d'entraînement avec un glissement maximum c) par commande logiciel, commuter la commande du moteur pour réduire la phase des deux arbres à zéro d) enclencher le rapport désiré Nota: il est possible de concevoir le crabot d'engrenage en fonction du rapport de boîte de façon à ce que l'emboîtement soit direct au moment où la phase est réglée. Ceci impose le choix des rapports de boîte, chaque pignon de l'arbre moteur devant être en phase avec l'arbre d'entraînement chaque nombre de tours entiers de l'arbre d'entraînement. La marche arrière peut être confiée à l'EEST. Ainsi cet ensemble boîte permet les fonctions suivantes: Passage des vitesses Avec l'adjonction d'une commande de volet des gaz, I'électronique de gestion génère une séquence de passage de rapport: coupure des gaz débrayage du pignon antécédent avec le sélecteur e mise en oeuvre de la vitesse différentielle des arbres avec L'ZEST pour le rapport suivant embrayage du pignon suivant avec le sélecteur libération du volet des gaz. Démarrage du moteur A l'arrêt, le frein électromécanique de l'arbre d'entraînement est enclenché et l'EEST permet le lancement du moteur. En roulant, il suffit de procéder à l'enclenchement du pignon compatible de la vitesse. Charge batteries Des enroulements spécifiques de L'ZEST utilisé en génératrice lorsque non sollicités ont fonction de charge des batteries. Traction électrique Le moteur thermique est arrêté. Le frein électromécanique de l'arbre moteur est enclenché. Alors la traction devient électrique surtout qu'une puissance de vingt kilowatt de L'ZEST conviendrait pour toutes les tâches. Frein électromagnétique Dans les phases de freinage, la puissance de L'ZEST peut être utilisé en frein et pour la récupération de l'énergie. Les dessins annexés illustrent l'invention. La figure 1 montre l'organisation de la boite de vitesse. L'arbre moteur (4) engrène l'arbre d'entraînement(5) par le pignon embrayable(3) et le pignon (8). Seul un jeu de pignons est représenté. L'EEST (1) via son réducteur (7) connaît une rotation différentielle de celle des arbres (4) et (5).Les capteurs de vitesse et de phase (6) servent à l'élaboration électronique des commandes. Le sélecteur (2) contrôle la sélection des pignons. La figure 2 précise l'embrayage d'un pignon de l'arbre moteur. Le pignon (3) est emmanché sur le roulement (11). La structure de chambre (14) et le crabot (12) sont solidaires en rotation avec l'arbre (4). L'embrayage du pignon s'effectue grâce à une pressurisation d'huile dans le tuyau (15) qui, par le trou (9) mis en coïncidence avec l'orifice (10) de la chambre (13) par la sélection rotative du tuyau, remplit la chambre. Dès lors le crabot (12) libre axialement est poussé pour verrouiller le pignon. Pour désembrayer, le tuyau (15) est mis en rotation pour que les trous haricot ne soient plus en face l'un de l'autre. Alors l'action du ressort (16) et l'action des fuites font reculer le crabot et l'engrenage est libre. REVENDICATIONS 1- Dispositif de synchronisation pour une boite de vitesse mécanique d'un véhicule à transmission hybride caractérisé en ce qu'il présente un équipement électromécanique du type moteur génératrice monté en contre-réaction mécanique entre l'arbre moteur et l'arbre d'entraînement de la boite et munis de capteurs de vitesse et de phase des arbres. 2- Dispositif, selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il présente un équipement électromécanique de type moteur-génératrice dont le stator est tournant, dont le stator ou/et le rotor peuvent être verrouillés en rotation à la structure générale par des freins électromécaniques indépendants. 3- Dispositif, selon la revendication 1,caractérisé en ce qu'il présente un verrouilleur sélectif d'engrenages pignons sous pression hydraulique et par crabot avec injection de l'huile par l'axe, en mettant en coïncidence, un trou oblong sur la circonférence d'un axe alésé avec un autre de même forme sur un tuyau implanté dans l'arbre alésé, ce tuyau étant piloté en rotation pour la sélection et la désélection du pignon.