Brevet FR2797228A1 — publié le 20010209

La présente invention concerne un système de transmission de mouvement pour un véhicule à propulsion hybride. Par l'expression propulsion hybride , on entendra dans la présente description, et dans les revendications qui suivent, une propulsion qui est réalisée à partir d'un moteur thermique et/ou d'un moteur électrique, le véhicule étant équipé de ces deux types de moteur. Le système de transmission qui fait l'objet de l'invention est du type comportant des lignes primaire et secondaire parallèles, à savoir une ligne primaire motrice et une ligne secondaire réceptrice du mouvement, laquelle entraîne un différentiel qui commande à son tour les roues motrices du véhicule. L'objectif de l'invention est de proposer un système de transmission du type ci-dessus indiqué, qui soit d'une conception relativement simple et compacte, et qui permette de développer un couple adapté aux conditions de circulation du véhicule, en particulier à la vitesse voulue, ceci en utilisant comme source motrice l'un et/ou l'autre des deux moteurs. Cet objectif est atteint, conformément à l'invention, grâce au fait que - la ligne primaire est constituée d'un arbre menant principal entraîné en rotation par le moteur thermique via un embrayage et d'un arbre menant auxiliaire tubulaire qui entoure coaxialement l'arbre menant principal et qui est entraîné par le moteur électrique, ces deux arbres étant mutuellement libres en rotation ; - l'arbre menant principal porte un pignon fou ; - l'arbre menant auxiliaire porte un pignon, dont il est solidaire en rotation, et dont le diamètre est différent dudit pignon fou ; - elle comporte une ligne tertiaire qui est parallèle aux lignes primaire et secondaire et est constituée par un arbre - dit intermédiaire - libre en rotation ; - l'arbre intermédiaire porte une paire de pignons de diamètres différents, dont il est solidaire en rotation, l'un de ces pignons étant en prise avec le pignon de l'arbre menant auxiliaire, tandis que l'autre est en prise avec le pignon fou de l'arbre menant principal ; - un baladeur permet de solidariser sélectivement, soit ledit pignon de l'arbre menant auxiliaire, soit ledit pignon fou, avec l'arbre menant principal. L'invention est particulièrement adaptée à un système de transmission du type mentionné ci-dessus, dans lequel la ligne secondaire comporte un arbre mené qui est entraîné par l'arbre menant principal au moyen d'un variateur de vitesse. De manière usuelle, un variateur de vitesse comporte une paire de poulies, et la poulie secondaire possède un dispositif de commande relativement encombrant dans le sens de la longueur. Il est possible de donner au dispositif une configuration telle que la longueur de l'arbre intermédiaire s'inscrive dans cet encombrement, ce qui permet d'obtenir, globalement, une compacité remarquable. Selon un mode de réalisation possible, l'arbre mené entraîne le différentiel par l'intermédiaire d'un mécanisme de démultiplication de vitesse. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront de la description qui va suivre, en référence aux dessins annexés, qui représentent un mode de réalisation préféré de l'objet de cette invention. Sur les dessins - la figure 1 est une vue générale, très schématique, d'un mode de réalisation possible du système de transmission ; - les figures 2 et 3 sont des vues partielles, analogues à la vue de la figure 1, destinées à montrer deux modes d'entraînement possibles de l'arbre principal à partir du moteur électrique ; sur ces deux figures, les différents organes d'entraînement qui ne sont pas sollicités dans la configuration illustrée n'ont pas été représentés, afin de ne pas alourdir inutilement les figures. Sur la figure 1, on a désigné par les références XX' et YY' les lignes primaire et, respectivement, secondaire du système de transmission. Ces deux lignes sont parallèles, disposées à proximité l'une de l'autre. Dans l'exemple illustré, la ligne XX est placée au-dessus de la ligne YY'. Le moteur thermique, qui est par exemple un moteur à quatre temps, à essence ou du type Diesel, est référencé 1. Le moteur électrique est référencé 2, son stator (central) et son rotor (annulaire) étant référencés respectivement 20 et 21. La ligne primaire XX' est constituée d'une paire d'arbres, dits menants, à savoir un arbre principal 3 et un arbre auxiliaire tubulaire 4. L'arbre 3 est entraîné en rotation par le moteur thermique 1, ceci par l'intermédiaire d'un embrayage 10 de type connu. Dans sa portion d'extrémité qui est opposée à l'extrémité comportant l'embrayage 10, cet arbre 3 entraîne un variateur de vitesse, qui sera décrit plus loin. L'axe du moteur électrique 2 coïncide avec la ligne XX', le rotor 21 entourant le stator 20 qui lui-même entoure coaxialement l'arbre 3 qui le traverse. Avantageusement, le stator 20 est solidaire d'une partie fixe 200 constitutive du carter de l'embrayage 10. Le moteur électrique est donc contenu dans ce carter. L'arbre creux auxiliaire 4 est traversé par l'arbre principal 3 et est libre en rotation par rapport à ce dernier. L'arbre 4 est notablement plus court que l'arbre 3, celui-ci dépassant largement à ses deux extrémités, d'un côté par la portion équipée de l'embrayage 10, de l'autre jusqu'au variateur 5. L'arbre tubulaire 4 est solidaire à l'une de ses extrémités du rotor 21. Dans sa portion d'extrémité opposée, il porte un pignon 40. Sur l'arbre 3, entre le pignon 40 et le variateur 5, est monté un pignon fou 41. Un baladeur 42 intercalé entre les pignons 40 et 41, et solidaire en rotation de l'arbre 3, permet de solidariser sélectivement avec ce dernier, soit le pignon 40, soit le pignon 41. Des organes appropriés, tels que des paliers de roulement référencés 300, 301 et 400, assurent le guidage en rotation des deux arbres 3, 4 de la ligne primaire. Dans l'exemple illustré, le palier 300 réalise le guidage d'une extrémité de l'arbre 3, du côté opposé à l'embrayage, tandis que le palier 400 assure le guidage de l'arbre tubulaire 4 dans sa portion comprise entre le moteur 2 et la paire de pignons 40, 41. Le palier 301 assure un guidage intermédiaire de l'arbre 3, entre le variateur 5 et le pignon 41. L'arbre 4 est lui-même guidé en rotation sur l'arbre central 3, si bien que les deux arbres 3, 4 sont parfaitement guidés en rotation. Des moyens appropriés, non représentés, assurent également l'immobilisation axiale de chacun de ces deux arbres. La ligne secondaire YY' comporte un arbre mené 7, guidé en rotation dans des paliers 700, 701 à ses deux extrémités, et convenablement immobilisé en translation. Le variateur 5 assure une démultiplication automatique et continue, en fonction de la vitesse, dans la transmission du mouvement de l'arbre menant 3 à l'arbre mené 7. Ce variateur est de type connu en soi. Il comprend une paire de poulies menante 50 et menée 51 portées par les arbres 3 et, respectivement, 7. Les poulies sont des poulies à gorge biconique, dont l'un des flasques est mobile latéralement par rapport à l'autre, de sorte que la largeur de sa gorge varie avec la vitesse. Lorsque la vitesse augmente, la largeur de gorge de la poulie motrice 50 diminue tandis que celle de la poulie réceptrice 51 augmente d'une valeur correspondante, et inversement. Une courroie de section trapézoïdale 52 assure la transmission du mouvement entre les deux poulies, avec un facteur de démultiplication qui varie donc de façon automatique et continue. Chaque poulie 50, 51 comporte un mécanisme de commande relativement sophistiqué, par exemple à ressorts et masselottes, qui provoque l'écartement ou le rapprochement mutuel des deux flasques en fonction de la vitesse de rotation. Ces mécanismes sont logés dans des boîtiers 53, respectivement 54, relativement volumineux et encombrants dans le sens de la longueur (suivant l'axe de la ligne). C'est le cas, en particulier, pour le boîtier 54 de la poulie réceptrice 51. L'arbre mené 7 porte un pignon 70, dont il est solidaire en rotation. Ce pignon est en prise avec un pignon 80 constitutif d'un mécanisme de démultiplication comprenant un arbre 8, parallèle à l'arbre 7, et portant - outre le pignon 80 - un second pignon 81. L'arbre 8 est libre en rotation. Il est guidé en rotation, par ses portions d'extrémité, dans des paliers appropriés 800, 801. Les pignons 80, 81 ont des diamètres différents. Le pignon 81 est en prise avec la couronne 90 du différentiel 9. De manière connue, celui-ci entraîne deux demi-essieux 91a, 91b, qui portent chacun l'une des roues motrices du véhicule. Selon une caractéristique essentielle, le système qui fait l'objet de la présente invention est équipé d'un arbre intermédiaire 6, qui matérialise une ligne WW', dite "tertiaire". L'arbre 6 est parallèle aux arbres 3 et 7, et est disposé entre ces deux derniers. Il est guidé, à chaque extrémité, dans des paliers appropriés 600, 601, et immobilisé en translation. Cet arbre 6 porte une paire de pignons 60, 61 dont il est solidaire en rotation. L'écartement mutuel des deux pignons 60, 61 est identique à celui des deux pignons précités 40, 41. Leurs diamètres sont tels que le pignon 60 vient en prise avec le pignon 40, et le pignon 61 avec le pignon 41. Bien entendu, la somme des rayons de deux pignons en prise correspond par conséquent à la valeur d'entraxe des deux lignes XX', `VW'. Les deux jeux de pignons 40-4l, 60-6l, constituent le mécanisme d'une boîte de vitesses à deux vitesses pour le mode d'entraînement électrique, comme cela va être expliqué ci-après. En mode de fonctionnement thermique, le moteur 1 entraîne l'arbre 3 lorsque l'embrayage 10 est en position embrayée. Cette rotation est transmise à l'arbre 7 par l'intermédiaire du variateur 5, avec un rapport de démultiplication automatiquement variable, dépendant de la vitesse. A son tour, l'arbre 7 transmet ce mouvement, via les pignons 70-80 et 81 à la couronne 90 du différentiel, avec un rapport de démultiplication déterminé. Les demi-essieux 91 a, 91 b sont ainsi entraînés en rotation. En mode de fonctionnement électrique, en première vitesse, le baladeur 42 est craboté sur le pignon 40. Cette situation est illustrée sur la figure 2. Le rotor 21 entraîne l'arbre tubulaire 4 et le pignon 40 en rotation, comme symbolisé par la flèche f,. Ce mouvement est transmis à l'arbre central 3 par l'intermédiaire du baladeur 42, comme symbolisé par la flèche g,. Ce mouvement est ensuite transmis au différentiel via le variateur 5, de la même façon qu'en fonctionnement thermique. Le moteur électrique 2 se trouve donc en prise directe avec le variateur 5. Les pignons 60, 61 et 41 tournent librement, leur mouvement n'ayant pas d'influence sur la propulsion. Toujours en mode de fonctionnement électrique, mais en seconde vitesse, le baladeur 42 est cette fois craboté sur le pignon 41. Cette situation est illustrée sur la figure 3. Le rotor 21 entraîne l'arbre tubulaire 4 et le pignon 40 en rotation, comme symbolisé par la flèche f2. Le pignon 40 entraîne, en sens inverse, le pignon 60 et, conjointement, l'arbre 6 et le pignon 61 (flèches g2). A son tour, le pignon 61 entraîne le pignon 41 en sens inverse de 92, symbolisé par la flèche h2. Ce mouvement est transmis à l'arbre 3 par l'intermédiaire du baladeur 42. L'arbre 3 tourne donc selon h2, dans le même sens, mais à vitesse différente - en l'occurrence supérieure - à f2, en raison de la démultiplication liée aux différences de diamètres des deux jeux de pignons 40-60 et 61-4I. Ce mouvement est transmis au différentiel via le variateur 5, comme dans les configurations précédentes. Il est possible, bien sûr, de mettre en fonctionnement, simultanément, à la fois le moteur thermique et le moteur électrique (soit en première, soit en seconde vitesse) de telle sorte que les couples qu'ils développent s'ajoutent. Le moteur électrique peut servir d'appoint au moteur thermique à toute demande de puissance importante. Il peut être utilisé seul au démarrage et/ou au moment de l'arrêt, voire à faible vitesse. On peut faire le choix que la seconde vitesse électrique soit plus longue ou plus courte que la ligne directe. Le moteur électrique peut donc avoir ainsi une vitesse de rotation maximale inférieure ou supérieure à celle du moteur thermique. Dans un souci de bonne lisibilité des dessins, les différents pignons et paliers ont été représentés avec des espacements importants selon la direction longitudinale (suivant XX', WW' et YY'). En pratique, ils sont plus rapprochés. Ainsi, le système peut être agencé de telle sorte que l'arbre auxiliaire 6 et ses pignons 60-6l viennent se positionner en vis-à-vis du boîtier de commande 54 de la poulie réceptrice 51, de manière à s'inscrire dans son encombrement, relativement important. On obtient ainsi un ensemble extrêmement compact. REVENDICATIONS 1. Système de transmission de mouvement, pour véhicule à propulsion hybride, réalisée à partir d'un moteur thermique (1) et/ou d'un moteur électrique (2), qui comporte des lignes primaire (XX') et secondaire (YY') parallèles, à savoir une ligne primaire (XX') motrice et une ligne secondaire (YY') réceptrice du mouvement, laquelle entraîne un différentiel (9) qui commande les roues motrices du véhicule, caractérisé par le fait que - la ligne primaire (XX') est constituée d'un arbre menant principal (3) entraîné en rotation par le moteur thermique (1) via un embrayage (10) et d'un arbre menant auxiliaire tubulaire (4) qui entoure coaxialement l'arbre menant principal (3) et qui est entraîné par le moteur électrique (2), ces deux arbres (3, 4) étant mutuellement libres en rotation ; - l'arbre menant principal (3) porte un pignon fou (41) ; - l'arbre menant auxiliaire (4) porte un pignon (40), dont il est solidaire en rotation, et dont le diamètre est différent dudit pignon fou (41) ; - elle comporte une ligne tertiaire (WW') qui est parallèle aux lignes primaire (XX') et secondaire (YY') et est constituée par un arbre (6) - dit intermédiaire - libre en rotation ; - l'arbre intermédiaire (6) porte une paire de pignons (60, 61) de diamètres différents, dont il est solidaire en rotation, l'un (60) de ces pignons étant en prise avec le pignon (40) de l'arbre menant auxiliaire (4), tandis que l'autre (61) est en prise avec le pignon fou (41) de l'arbre menant principal (3) ; - un baladeur (42) permet de solidariser sélectivement soit ledit pignon (40) de l'arbre menant auxiliaire (4), soit ledit pignon fou (41), avec l'arbre menant principal (3). 2. Système de transmission selon la revendication 1, caractérisé par le fait que la ligne secondaire (YY') comporte un arbre mené (7) qui est entraîné par l'arbre menant principal (3) au moyen d'un variateur de vitesse. 3. Système de transmission selon la revendication 2, caractérisé par le fait que l'arbre mené (7) entraîne le différentiel (9) par l'intermédiaire d'un mécanisme de démultiplication de vitesse (70 - 80 ; 81 - 90).