Brevet FR2814121A1 — publié le 20020322

La présente invention concerne un groupe motopropulseur pour un véhicule automobile à propulsion hybride. On entend ici par"propulsion hybride"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. Ainsi, le groupe motopropulseur qui fait l'objet de l'invention est du type comprenant un moteur thermique et un moteur électrique, ces deux moteurs étant destinés à entraîner le ou les arbres primaires menants d'une boîte de vitesses. L'invention a pour but de proposer un groupe motopropulseur de ce type qui permet, avec un nombre réduit de commandes, d'assurer la recharge des batteries du moteur électrique, lors de l'arrêt du véhicule, ainsi que le démarrage du véhicule à l'arrêt, ce groupe motopropulseur présentant par ailleurs une structure compacte. Ce but est atteint, conformément à l'invention, grâce au fait que le rotor du moteur électrique est relié à chaque arbre primaire de la boîte de vitesses par l'intermédiaire d'un embrayage, le moteur thermique étant relié audit rotor par l'intermédiaire d'un autre embrayage. Avec cette construction, le rotor du moteur électrique est systématiquement entraîné par le moteur thermique, lorsque celui-ci fonctionne. De préférence, le rotor du moteur électrique est relié par un premier embrayage à un premier arbre primaire et par un deuxième embrayage à un deuxième arbre primaire tubulaire entourant le premier arbre primaire. Dans un mode avantageux de réalisation, le premier arbre primaire porte les pignons correspondant à des rapports de vitesses impairs, tandis que le deuxième arbre primaire porte les pignons correspondant à des rapports de vitesses pairs. Dans un mode particulier de réalisation, les embrayages sont du type humide. Dans ce cas, l'alimentation hydraulique de ces embrayages est avantageusement réalisée au moyen de canaux ménagés dans le carter du groupe motopropulseur. De façon à augmenter la compacité du groupe motopropulseur, chaque embrayage reliant le rotor à un arbre primaire de la boîte de vitesses est avantageusement logé sous ledit rotor. L'invention concerne également un véhicule automobile à propulsion hybride comportant un groupe motopropulseur tel que décrit précédemment. L'invention sera mieux comprise et d'autres buts, avantages et caractéristiques de celle-ci apparaîtront plus clairement de la description qui suit et qui est faite en référence aux dessins annexés, sur lesquels : la figure 1 est une vue générale, très schématique, d'un exemple de réalisation du groupe motopropulseur selon l'invention, avec une boîte de vitesses comportant un arbre menant, et - la figure 2 est une vue partielle en demi-coupe axiale d'un exemple de réalisation d'un groupe motopropulseur selon l'invention, avec une boîte de vitesses à deux arbres menants et des embrayages de type humide. En référence tout d'abord à la figure 1, la référence XX'désigne la ligne primaire de la boîte de vitesses. Le groupe motopropulseur comporte un moteur thermique, par exemple un moteur à quatre temps, à essence ou du type diesel, qui porte la référence 1. Le moteur électrique est référencé 2. Il comporte un stator central 3 et un rotor annulaire 4. Le stator 3 est ici solidaire d'une partie fixe 5 constitutive du carter du groupe motopropulseur. L'arbre de sortie 6 du moteur thermique est relié au rotor 4 du moteur électrique 2, par l'intermédiaire d'un embrayage 7. Par ailleurs, la ligne primaire de la boîte de vitesses comporte un arbre menant 8 qui est relié au rotor 4 du moteur électrique 2, par l'intermédiaire d'un embrayage 9. Ainsi, dans ce groupe motopropulseur, l'arbre 8 de la boîte de vitesses est entraîné en rotation par le moteur thermique 1, par l'intermédiaire du rotor 4 du moteur électrique 2, lorsque les deux embrayages 7 et 9 sont en position embrayée. L'arbre 8 de la boîte de vitesses peut également être entraîné uniquement par le moteur électrique 2, l'embrayage 7 étant en position débrayée et l'embrayage 9 en position embrayée. Ainsi, quel que soit le mode d'entraînement de l'arbre menant de la boîte de vitesses, l'entraînement de cet arbre fait toujours intervenir le rotor 4 du moteur électrique 2. Cette structure particulière du groupe motopropulseur permet de commander facilement la recharge de la batterie du moteur électrique, lorsque le véhicule automobile est à l'arrêt, alors que le moteur thermique 1 fonctionne. Dans cet état du véhicule, l'embrayage 9 est en position débrayée puisqu'il n'est pas nécessaire d'entraîner les roues du véhicule et l'embrayage 7 est en position embrayée. Ainsi, le moteur thermique 1 entraîne en rotation le rotor 4, par l'intermédiaire de son arbre de sortie 6, ce qui assure la recharge de la batterie. La recharge de la batterie est donc obtenue simplement en commandant le débrayage de l'embrayage 9. Lorsque le conducteur souhaite redémarrer le véhicule qui est alors à l'arrêt, deux situations se présentent. Si le moteur thermique 1 est déjà en fonctionnement, il suffit de placer l'embrayage 9 en position embrayée. Si le moteur thermique 1 est éteint, il est possible d'assurer le démarrage du véhicule par l'intermédiaire du moteur électrique 2, en plaçant l'embrayage 9 en position embrayée. Le moteur thermique 1 pourra ensuite prendre le relais du. moteur électrique 2, l'embrayage 7 étant alors placé en position embrayée. Le moteur électrique pourra alors éventuellement être arrêté, l'entraînement de l'arbre menant 8 de la boite de vitesses s'effectuant par le moteur thermique 1, par l'intermédiaire du rotor 4 du moteur électrique 2. On se réfère maintenant à la figure 2 qui illustre partiellement un exemple de réalisation particulier du groupe motopropulseur selon l'invention. Sur la figure 2, la référence XX'désigne toujours la ligne primaire de la boîte de vitesses. La ligne primaire XX'est ici constituée d'une paire d'arbres menants, à savoir un arbre principal 10 et un arbre auxiliaire tubulaire 20 qui entoure l'arbre principal 10 et qui est libre en rotation par rapport à ce dernier. Chacun de ces arbres menants 10,20 porte des pignons qui ne sont pas illustrés sur la figure 2. De préférence, ces pignons sont répartis sur l'arbre menant principal 10 et sur l'arbre menant auxiliaire 20 de telle sorte que leur diamètre va dans un ordre croissant et alternativement sur l'un et l'autre des deux arbres menants. Ainsi, la présence de deux arbres menants et cette disposition particulière des pignons permet d'assurer des passages de vitesses sans à-coups. Par ailleurs, il est avantageux que les pignons correspondant à des rapports de vitesses impairs soient portés par l'arbre principal 10, les pignons correspondant à des rapports de vitesses pairs étant alors portés par l'arbre auxiliaire 20. Dans cette configuration, le pignon correspondant à la première vitesse est alors porté par l'arbre principal 10 qui peut être avantageusement un arbre plein, ce qui permet de limiter la taille du pignon correspondant situé sur la ligne secondaire (non représentée). Le groupe motopropulseur comporte un moteur thermique (non illustré) dont l'arbre de sortie présente une extrémité référencée 30. Le groupe motopropulseur comporte également un moteur électrique 40 avec un rotor 41, des bobinages 42 et un stator 43. Le stator 43 est ici fixé au carter 50 du groupe motopropulseur. Dans cet exemple de réalisation, le rotor annulaire 41 est associé à une pièce de liaison 44 formée de plusieurs éléments et qui assure la liaison entre le rotor 41 et les différents embrayages reliés au moteur thermique ainsi qu'à chacun des arbres menants de la ligne primaire. Cette pièce de liaison 44 comporte un premier élément 440, fixe en rotation par rapport au rotor 41, dans lequel est logé un premier embrayage 11. Cet embrayage 11 est lui-même relié à l'arbre menant principal 10 par l'intermédiaire d'un premier moyen de liaison 12. L'élément 440 présente également un logement pour un deuxième embrayage 21 relié au deuxième arbre primaire 20 tubulaire par l'intermédiaire d'un deuxième moyen de liaison 22. Cet élément 440, lié en rotation au rotor 41, est susceptible de tourner autour du carter 50, grâce à la présence de joints tournants 441. Les deux embrayages 11 et 21 sont des embrayages de type humide dont le fonctionnement sera décrit plus loin. La pièce de liaison 44 comporte un autre élément 442 qui est solidaire en rotation de la pièce 440, cette pièce 442 étant elle-même solidaire en rotation d'une troisième pièce 443. Dans cet élément 443 est logé l'embrayage 31 qui permet de relier le rotor 41 à l'extrémité 30 de l'arbre de sortie du moteur thermique. L'élément 442 peut librement tourner par rapport au carter 50 grâce aux roulements 444. L'élément 443 peut, quant à lui, librement tourner par rapport à ce carter 50, grâce à la présence des joints tournants 445. Dans l'exemple de réalisation qui vient d'être décrit, le rotor 41 est associé à une pièce de liaison 44 de forme complexe. On pourrait également prévoir de former directement le rotor 41 en une seule pièce. Les embrayages 11, 21 et 31 sont des embrayages de type humide dont l'alimentation hydraulique est assurée par une série de canaux ménagés dans le carter 50 et portant les références 51 à 55. Ces embrayages de type humide sont bien connus de l'homme du métier. Leur fonctionnement sera rappelé en référence à l'embrayage 31. Cet embrayage 31 comporte une série de disques 310 qui sont, dans l'état illustré à la figure 2, séparés les uns des autres. L'embrayage 31 comporte également une première pièce 311 qui joue le rôle d'un piston et qui définit, avec le troisième élément 443 de la pièce de liaison 44, une première chambre 313, et une deuxième pièce 312 qui définit avec la première pièce 311 une deuxième chambre 314. La première chambre 313 est susceptible d'être alimentée en liquide sous pression par l'intermédiaire d'un canal 55a ménagé à la fois dans le carter 50 et dans le troisième élément 443. La deuxième chambre 314 est reliée au canal 55, par l'intermédiaire d'un canal 55b ménagé à la fois dans le carter 50 et dans le troisième élément 443. Lorsque la chambre 313 est alimentée en fluide sous pression par l'intermédiaire du canal 55a, le premier élément 311 se déplace vers la droite, par rapport à la figure, et applique donc les disques 310 les uns contre les autres. Ceci place l'embrayage 31 en position embrayée. On notera que la chambre 314, dite"chambre de compensation"est alimentée en permanence, ce qui rappelle constamment l'embrayage 31 en position débrayée, tandis que la chambre 313, dite"chambre de pression", n'est alimentée que pour mettre l'embrayage en position embrayée, et mise à l'évacuation lorsque l'on veut débrayer. Les embrayages 11 et 21 sont construits de façon similaire et ne seront pas décrits en détail. Ainsi, l'embrayage 11 est alimenté en fluide sous pression au moyen du canal 54 et des canaux radiaux 54a et 54b, tandis que l'embrayage 21 est alimenté en fluide sous pression par l'intermédiaire de ce même canal 54 et des canaux radiaux 54c et 54d. Dans l'exemple décrit ici, il y a une alimentation commune pour les chambres de compensation telles que 314 et des alimentations individuelles (avec des moyens de commande qui n'ont pas été représentés sur le dessin) pour les chambres de pression telles que 313. Le fonctionnement du groupe motopropulseur est le suivant. Lors du démarrage du véhicule, on peut par exemple choisir d'utiliser le moteur électrique 40. Ce moteur électrique 40 est alors alimenté et l'embrayage 11 mis en position embrayée, l'embrayage 21 et l'embrayage 31 étant tous les deux en position débrayée. Ceci permet d'entraîner l'arbre menant principal 10 qui porte le pignon correspondant à la première vitesse. Si l'on choisit de rester en mode électrique, l'embrayage 11 est placé en position débrayée et l'embrayage 21 en position embrayée pour passer en seconde. Ces deux embrayages sont commandés successivement lors des changements de vitesse. Le moteur électrique peut également être utilisé au démarrage, comme indiqué précédemment, le moteur thermique prenant le relais après le démarrage. L'embrayage 31 est alors placé en position embrayée, le moteur thermique entraînant alors le rotor 41 du moteur électrique, qui lui-même entraîne l'arbre menant principal 10 ou l'arbre menant auxiliaire 20, suivant le rapport de vitesse choisi. Lorsque le véhicule est à l'arrêt, alors que le moteur thermique fonctionne, les deux embrayages 11 et 21 sont en position débrayée, tandis que l'embrayage 31 est en position embrayée. Ainsi, le moteur thermique entraîne le rotor 41, ce qui assure la recharge de la batterie qui alimente le moteur électrique. Lorsque le conducteur souhaite repartir, il suffit de commander l'embrayage 11 pour le mettre en position embrayée et l'arbre menant principal 10 est alors entraîné par le moteur thermique, et ceci par l'intermédiaire du rotor 41. Ainsi, la structure du groupe motopropulseur selon l'invention permet d'assurer la charge de la batterie lors de l'arrêt du véhicule ainsi que le démarrage du véhicule grâce à un nombre de commandes qui est réduit. La présence d'un démarreur est également rendue inutile, ce qui entraîne des réductions de coûts. Dans le mode de réalisation illustré à la figure 2, l'encombrement axial du groupe motopropulseur est limité puisque les embrayages reliant le rotor à chacun des deux arbres menants sont logés sous le rotor ou encore de façon radiale entre le rotor et l'axe de la ligne primaire XX'. Les signes de référence insérés après les caractéristiques techniques figurant dans les revendications ont pour seul but de faciliter la compréhension de ces dernières et ne sauraient en limiter la portée. REVENDICATIONS 1. Groupe motopropulseur pour véhicule automobile à propulsion hybride, comprenant un moteur thermique (1) et un moteur électrique (2, 40) ces deux moteurs étant destinés à entraîner le ou les arbres primaires menants (8 ; 10,20) d'une boîte de vitesses, caractérisé en ce que le rotor (4, 41) du moteur électrique est relié à chaque arbre primaire (8 ; 10, 20) de la boîte de vitesses par l'intermédiaire d'un embrayage (9 ; 11, 21), le moteur thermique (1) étant relié au rotor (4, 41) du moteur électrique (2,40) par l'intermédiaire d'un autre embrayage (7, 31). 2. Groupe motopropulseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit rotor (41) est relié par un premier embrayage (11) à un premier arbre primaire (10) et par un deuxième embrayage (21) à un deuxième arbre primaire (20) tubulaire entourant le premier arbre primaire (10). 3. Groupe motopropulseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le premier arbre primaire (10) porte les pignons correspondant à des rapports de vitesses impairs, tandis que le deuxième arbre primaire (20) porte les pignons correspondant à des rapports de vitesses pairs. 4. Groupe motopropulseur selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que les embrayages (11, 21, 31) sont de type humide. 5. Groupe motopropulseur selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'alimentation hydraulique des embrayages (11, 21, 31) est réalisée au moyen de canaux (51 à 55) ménagés dans le carter (50) du groupe motopropulseur. 6. Groupe motopropulseur selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que chaque embrayage (11,21) reliant le rotor (41) à un arbre primaire (10,20) est logé radialement entre ledit rotor et ledit arbre primaire. 7. Véhicule automobile à propulsion hybride comportant un groupe motopropulseur selon l'une des revendications 1 à 6.