Brevet FR2818346A1 — publié le 20020621

TRANSMISSION INFINIMENT VARIABLE A DERIVATION DE PUISSANCE La présente invention concerne une transmission a dérivation de puissance permettant d'obtenir une variation continue de rapport de marche arrière en marche avant, en passant par une position particulière, dite neutre en prise , où la vitesse de déplacement du véhicule est nulle, pour un régime quelconque du moteur thermique. Plus précisément, elle a pour objet une transmission infiniment variable a dérivation de puissance comportant au moins un train épi cycloïdal, un étage de réduction et deux machines électriques, les différents éléments constitutifs de cette transmission étant répartis sur deux voies de puissance parallèles reliant le moteur thermique d'un véhicule aux roues de celui-ci. Une telle transmission peut reposer sur trois principes, ou modes, de dérivation de puissance connus. Selon le premier mode, dit à entrée couplée , la transmission comporte un couple de pignons de dérivation de puissance qui dérive la puissance à l'entrée du mécanisme, et un train épicyclofdal assembleur , qui réunit les puissances en sortie de mécanisme. L'élément de contrôle est un variateur. Dans les transmissions à dérivation de puissance dites à sortie couplée , on a par exemple un train planétaire diviseur de puissance à l'entrée du mécanisme et un couple de pignons rassembleur de puissance en sortie du mécanisme, l'élément de contrôle étant toujours un variateur. Enfin, dans les transmissions à dérivation de puissance dites à deux points d'adaptation , un premier train épi cycloïdal diviseur de puissance peut être placé en entrée de boîte, tandis qu'un second train épi cycloïdal rassembleur de puissance est disposé en sortie de boîte, l'élément de contrôle étant toujours un variateur. En particulier, les transmissions infiniment variables (Infinitively Variable transmission ou I. V. T) peuvent utiliser l'un quelconque de ces trois principes de fonctionnement. On connaît Ci ce jour un type de transmission infiniment variable basé sur le second de ces trois principes ( sortie couplée ). Toutefois, il s'agit d'une transmission utilisable exclusivement sur un véhicule hybride , comportant, outre un moteur thermique et une batterie, deux machines électriques constituant un variateur électrique. Dans cette transmission connue, une des machines électriques est reliée directement au planétaire du train épi cycloïdal, le moteur thermique est relié directement au porte satellites du train épi cycloïdal, et la seconde machine électrique attaque la couronne du train épicycloïdal. La sortie du mouvement s'effectue par cette dernière vers les roues après démultipl i cation. Comme indiqué précédemment une telle architecture est limitée exclusivement au domaine du véhicule hybride, car elle ne peut en aucun cas remplir le cahier des charges d'une transmission automatique à rapports discrets, d'une boîte de vitesses manuelle, ou encore d'une transmission continûment variable sans motorisation hybride, principalement en raison du dimensionnement important de la machine électrique et des batteries nécessaires pour assurer les performances du véhicule. Pour remédier à cet inconvénient, la présente invention propose une transmission basée sur le principe de la dérivation de puissance, et applicable aussi bien sur un véhicule classique que sur un véhicule hybride, tout en respectant les performances habituelles des véhicules classiques. Elle prévoit dans ce but que la première voie contienne les deux machines électriques montées en série, que la seconde voie regroupe les autres éléments de la transmission, et en ce que cette transmission contienne au moins deux étages de réduction distincts. Grâce à l'invention, un véhicule hybride conserve ses performances, même quand ses batteries sont vides. Un autre objectif de l'invention est de proposer une transmission infiniment variable à dérivation de puissance pouvant disposer, soit d'une entrée couplée, soit d'une sortie couplée, soit de deux points d'adaptation. Les mesures proposées facilitent en outre la définition technique de la transmission en fonction des différentes applications envisagées. Ainsi, le développement d'une puissance déterminée, l'usage d'une ou plusieurs sources de puissance, l'obtention de performances spécifiques, pourront être assurés en réalisant de façon appropriée les connexions entre les différents composants de la transmission, les sources d'énergie et les roues. La première voie de puissance de cette transmission peut ainsi être reliée à un élément de stockage d'énergie électrique, ou à un générateur d'énergie électrique. Par ailleurs, deux étages de réduction peuvent être disposés de part et d'autre d'un train épi cycloïdal, de part et d'autre de deux trains épiclyoldaux, ou encore entre deux trains épicycloïdaux. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront clairement a la lecture de la description suivante de modes de réalisations particuliers de celle-ci, en se reportant aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 illustre l'art antérieur, - les figures 2 a 15 sont des schémas fonctionnels simplifiés correspondant a différents modes de réalisation de l'invention, et - les figures 16 a 18 décrivent l'architecture de trois modes de réalisation préférés. Selon l'architecture connue illustrée par la figure 1, le moteur thermique 1 est lié au porte satellite 15 du train épicycloïdal 8. Une première machine électrique 3a est directement liée au planétaire 12 du train 8, et une deuxième machine électrique 3b est directement liée à la couronne 18 du train 8. Enfin, les roues 2 sont également reliées à la couronne 18, mais par l'intermédiaire d'un réducteur 19,20. Cette architecture ne présente donc qu'un seul réducteur, qui est disposé entre les roues et la couronne 8 tu train. Comme indiqué précédemment, ce type d'architecture conduit obligatoirement à surdimensionner les machines électriques. La transmission de la figure 2, conforma a l'invention, est à entrée couplée. Elle se compose d'un train épi cycloïdal 8, de quatre étages de réduction 4,5, 6,7, et de deux machines électriques constituant ensemble un variateur 3. Le moteur thermique 1 est connecté ci l'étage de réduction 4. Les roues 2 sont connectées à l'étage de réduction 6. Une première machine électrique du variateur 3 est relié à l'étage de réduction 5, et une seconde machine électrique du variateur est liée à l'étage de réduction 7. Enfin, les quatre étages de réduction 4, 5, 6 et 7, sont connectés au train épi cycloïdal 8. Enfin, la première voie est reliée à un élément de stockage d'énergie électrique ou à un générateur d'énergie électrique non représentés. La transmission de la figure 3" conforme à l'invention, est du type à sortie couplée. Elle est composée d'un train épicycloïdal 8, de quatre étages de réduction 4,5, 6,7, et de deux machines électriques constituant ensemble un variateur 3. Le moteur thermique est connecté à l'étage de réduction 6. Les roues sont connectées a l'étage de réduction 4. Une première machine électrique du variateur 3 est reliée à l'étage de réduction 5. Une seconde machine électrique du variateur 3 est reliée a l'étage de réduction 7. Enfin, les étages de réduction 4,5, 6 et 7 sont connectés au train épi cycloïdal 8. Ainsi selon les modes de réalisation des figures 2 et 3, on a deux étages de réduction disposés de par et d'autre d'un train épicyclodal. La transmission de la figure 4 également conforme à l'invention, est du type à deux points d'adaptation. Elle est composée de deux trains épi cycloïdaux 8 et 9, de quatre étages de réduction 4,5, 6 et 7, et de deux machines électriques constituant ensemble un variateur 3. Le moteur thermique 1 est connecté à l'étage de réduction 4. Les roues 2 sont connectées à l'organe de réduction 7. Une première machine électrique du variateur 3 est reliée à l'étage de réduction 5. Une seconde machine électrique du variateur 3 est connectée à l'étage de réduction 6. Les étages de réduction 4,5 et 6 sont connectés au train épicycloïdal 8. Les étages de réduction 5,6 et 7 sont connectés au train épi cycloïdal 9. La transmission de la figure 5, également conforme a l'invention, est basée sur le principe de dérivation de puissance deux points d'adaptation. Elle est composée de 2 trains épi cycloïdaux 8 et 9, de quatre étages de réduction 4,5, 6,7 et de deux machines électriques constituants ensemble le variateur 3. Le moteur thermique 1 est connecté à l'étage de réduction 4. Les roues 2 sont connectées à l'étage de réduction 6. Une première machine électrique du variateur 3est reliée à l'étage de réduction 5, et une seconde machine électrique du variateur 3 est reliée à l'étage de réduction 7. Les étages de réduction 4, 6 et 7 sont connectés au train épi cycloïdal (8). Les étages de réduction 5, 6 et 7 sont connectés au train épicycloïdal 9. La figure 6, également conforme à l'invention, est basée sur le principe de dérivation de puissance a deux points d'adaptation. Elle est composée de deux trains épicycloïdaux 8 et 9, de quatre étages de réduction 4, 5, 6, 7, et de deux machines électriques constituants ensemble le variateur 3. Le moteur thermique 1 est connecté à l'étage de réduction 7. Les roues 2 sont connectées a l'étage de réduction 5. Une première machine électrique du variateur 3 est reliée à l'étage de réduction 4. Une seconde machine électrique du variateur 3 est reliée a l'étage de réduction 6. Les étages de réduction 4,5 et 7 sont connectés au train épicycloïdal 8. Les étages de réduction 5,6 et 7 sont connectés au train épicycloïdal 9. Ainsi, selon les modes de réalisation de l'invention des figures 4,5 et 6, on a deux étages de réduction disposés de part et d'autre de deux trains épicycloïdaux La transmission de la figure 7, conforme à l'invention, est basée sur le principe de dérivation de puissance deux points d'adaptation. Elle est composée de deux trains épicycloïdaux 8 et 9, de cinq étages de réduction 4, 5,6, 7,7a et de deux machines électriques constituants ensemble le variateur 3. Le moteur thermique 1 est connecté à l'étage de réduction 4. Les roues 2 sont connectées a l'étage de réduction 7. Une première machine électrique du variateur 3 est reliée a l'étage de réduction 7a. Une seconde machine électrique du variateur 3 est reliée aux étages de réduction 5 et 6. Les étages de réduction 4,5 et 7a sont connectés au train épi cycloïdal 8. Les étages de réduction 6,7 et 7a sont connectés au train épicycloïdal 9. La transmission de la figure 8, conforme a l'invention, est basée sur le principe de dérivation de puissance a deux points d'adaptation. Elle est composée de deux trains épi cycloïdaux 8 et 9, de cinq étages de réduction 4, 5,6, 7,7a et de deux machines électriques constituants ensemble le variateur 3. Le moteur thermique 1 est connecté à l'étage de réduction 4. Les roues 2 sont connectées aux étages de réduction 5 et 6. Une première machine électrique du variateur 3 est reliée a l'étage de réduction 7. Une seconde machine électrique du variateur 3 est reliée a l'étage de réduction 7a. Les étages de réduction 4,5 et 7a sont connectés au train épi cycloïdal 9. Les étages de réduction 6,7 et 7a sont connectés au train épi cycloïdal 10. La transmission de la figure 9, également conforme à l'invention, est basée sur le principe de dérivation de puissance deux points d'adaptation. Elle est composée de deux trains épicycloïdaux 8 et 9, de cinq étages de réduction 4,5, 6,7, 7a et de deux machines électriques constituants ensemble le variateur 3. Le moteur thermique 1 est connecté aux étages de réduction 5 et 6. Les roues 2 sont connectées a l'étage de réduction 7a. Une première machine électrique du variateur 3 est reliée a l'étage de réduction 4. Une seconde machine électrique du variateur 3 est reliée à l'étage de réduction 7. Les étages de réduction 4,5 et 7a sont connectés au train épicycloïdal 8. Les étages de réduction 6,7 et 7a sont connectés au train épicycloïdal 9. La transmission de la figure 10, conforme à l'invention, est basée sur le principe de dérivation de puissance à deux points d'adaptation. Elle est composée de deux trains épi cycloïdaux 8 et 9, de cinq étages de réduction 4, 5,6, 7,7a et de deux machines électriques constituants ensemble le variateur 3. Le moteur thermique 1 est connecté a l'étage de réduction 7a. Les roues 2 sont connectées à l'étage de réduction 4. Une première machine électrique du variateur 3 est reliée aux étages de réduction 5 et 6. Une première machine électrique du variateur 3 est reliée c't l'étage de réduction 7. Les étages de réduction 4, 5 et 7a sont connectés au train épicycloïdal 8. Les étages de réduction 6, 7 et 7a sont connectés au train épicycloïdal 9. La transmission de la figure 11, conforme à l'invention, est basée sur le principe de dérivation de puissance deux points d'adaptation. Elle est composée de deux trains épicycloïdaux 8 et 9, de six étages de réduction 4, 5,6, 7,7a, 7b, et de deux machines électriques constituants ensemble le variateur 3. Le moteur thermique 1 est connecté à l'étage de réduction 4. Les roues 2 sont connectées à l'étage de réduction 7. Une première machine électrique du variateur 3 est reliée aux étages de réduction 5 et 6. Une seconde machine électrique du variateur 3 est reliée aux étages de réduction 7a et 7b. Les étages de réduction 4,5 et 7b sont connectés au train épicycloïdal 10. Les étages de réduction 6,7 et 7a sont connectés au train épicycloïdal 9. La transmission de la figure 12, conforme à l'invention, est basée sur le principe de dérivation de puissance a deux points d'adaptation. Elle est composée de deux trains épicycloïdaux 8 et 9, de six étages de réduction 4, 5,6, 7,7a, 7b, et de deux machines électriques constituants ensemble le variateur 3. Le moteur thermique 1 est connecté à l'étage de réduction 4. Les roues 2 sont connectées aux étages de réduction 5 et 6. Une première machine électrique du variateur 3 est reliée à l'étage de réduction 7. Une seconde machine électrique du variateur 3 est reliée aux étages de réduction 7a et 7b. Les étages de réduction 4,5 et 7b sont connectés au train épicycloïdal 8. Les étages de réduction 6,7 et 7a sont connectés au train épicycloïdal 9. La transmission de la figure 13, conforme à l'invention, est également basée sur le principe de dérivation de puissance a deux points d'adaptation. Elle est composée de deux trains épicycloïdaux 8 et 9, de six étages de réduction 4, 5, 6, 7, 7a, 7b, et de deux machines électriques constituants ensemble le variateur 3. Le moteur thermique 1 est connecté aux étages de réduction 7a et 7b. Les roues 2 sont connectées à l'étage de réduction 7. Une première machine électrique du variateur 3 est reliée aux étages de réduction 5 et 6. Une seconde machine électrique du variateur 3 est reliée à l'étage de réduction 4. Les étages de réduction 4,5 et 7b, sont connectés au train épi cycloïdal 9. Les étages de réduction 6,7 et 7a, sont connectés au train épi cycloïdal 9. La transmission de la figure 14, également conforme à l'invention, est basée sur le principe de dérivation de puissance sortie couplée. Elle est composée de deux trains épicycloïdaux 8 et 9, de six étages de réduction 4, 5,6, 7,7a, 7b, et de deux machines électriques constituant ensemble le variateur 3. Le moteur thermique 1 est connecté a l'étage de réduction 4. Les roues 2 sont connectées aux étages de réduction 7 et 7a. Une première machine électrique du variateur 3 est reliée aux étages de réduction 7a et 7b. Une seconde machine électrique du variateur 3 est reliée à l'étage de réduction 6. Les étages de réduction 4,5 et 7b sont connectés au train épi cycloïdal 8. Les étages de réduction 5,6 et 7 sont connectés au train épicycloïdal 9. La transmission conforme à l'invention de la figure 15, également conforme à l'invention, est basée sur le principe de dérivation de puissance a sortie couplée. Elle est composée de deux trains épi cycloïdaux 8 et 9, de six étages de réduction 4,5, 6,7, 7a, 7b, et de deux machines électriques constituants ensemble le variateur 3. Le moteur thermique 1 est connecté aux étages de réduction 7a et 7b. Les roues 2 sont connectées à l'étage de réduction 6. Une première machine électrique du variateur 3, est reliée ci l'étage de réduction 4. Une seconde machine électrique du variateur 3 est reliée aux étages de réduction 7 et 7a. Les étages de réduction 4, 5 et 7b sont connectés au train épicycloïdal 8. Les étages de réduction 5, 6 et 7 sont connectés au train épi cycloïdal 9. Ainsi, selon les modes de réalisation de l'invention illustrés par les figures 7 à 15, on a deux étages de réduction disposés entre les deux trains épi cycloïdaux. Sur la figure 16, on a représenté une architecture de transmission conforme à l'invention, du type à entrée couplée, car une machine électrique 3a et le moteur thermique 1 attaquent le même arbre 12, lié au planétaire du train épicycloïdal 8. Cette architecture correspond au schéma fonctionnel de la figure 2. La seconde machine électrique 3b est reliée par un réducteur 16,17, a la couronne 18 du train 8. La sortie de mouvement par les roues 2 est reliée au porte-satellites 15, par l'intermédiaire du réducteur 19,20. Enfin, le moteur thermique 1 est relié au planétaire 12 par l'intermédiaire du réducteur 10,11. En résumé, la transmission de la figure 16 comporte quatre étages de réduction, disposés respectivement entre le moteur thermique et la deuxième voie de puissance (constituée par le train 8), entre une première machine électrique 3a et cette seconde voie, entre la seconde machine électrique 3b et cette même seconde voie, et entre cette seconde voie et les roues 2. Les réducteurs, ou étages de réduction, apparaissant sur la figure 16 sont des simples descentes d'engrenages constitués par une paire de pignons. Toutefois, sans sortir du cadre de l'invention, ils peuvent aussi bien être constitués par trois pignons successifs (descentes triples), ou des liaisons souples, du type chaîne ou courroie. La figure 17 se distingue de la figure 16 en ce que la première machine électrique 3a est reliée ci l'entrée 12 du train 8, et non au porte- satellites 15. Cette architecture correspond au schéma fonctionnel de la figure 3. Par ailleurs, la disposition des quatre réducteurs, correspond à celle de la figure 16. Ainsi conformément aux dispositions illustrées par les figures 16 et 17, la transmission de l'invention peut comporter quatre étages de réduction, disposés respectivement entre le moteur thermique et la deuxième voie, entre la deuxième voie et une première machine électrique, entre la deuxième voie et une seconde machine électrique, entre la deuxième voie et les roues. Sur la figure 18, on a deux trains épi cycloïdaux 8, 9. Le moteur thermique 1 entraîne par l'intermédiaire d'un réducteur 10, 11, la couronne 18 du premier train 8. La première machine électrique 3a est liée, par l'intermédiaire d'un réducteur 16,17, à la couronne 18. Celle-ci est reliée, par l'intermédiaire de deux réducteurs successifs 19,20 et 21,22, au portesatellites 25 du second train 9. Le porte-satellites 15 du premier train 8 est relié par trois réducteurs successif, 13, 14 ; 26,27 ; 28,29, à la seconde machine électrique 3b et au planétaire 30 du second train. Enfin, les roues 2 sont reliées a la couronne 33 du second train 9 par l'intermédiaire d'un réducteur 31,32. Ainsi, sans sortir du cadre de l'invention, on peut encore avoir les disposition suivantes : les deux trains reliés par deux liaisons mécaniques directes, les étages de réduction sont disposés autour des deux trains, ou au moins un étage de réduction disposé entre les deux trains. Enfin, dans tous ses modes de réalisation, la première voie est avantageusement reliée a un élément de stockage d'énergie électrique ou à un générateur d'énergie électrique non représentés sur les schémas. REVENDICATIONS Transmission infiniment variable à dérivation de puissance comportant au moins un train épi cycloïdal (8), un étage de réduction (4 : 10,11) et deux machines électriques (3 ; 3a, 3b), les différents éléments constitutifs de cette transmission étant répartis sur deux voies de puissance parallèles reliant le moteur thermique (1) d'un véhicule aux roues (2) de celui-ci, caractérisée en ce que la première voie contient les deux machines électriques montées en série, en ce que la seconde voie regroupe les autres éléments de la transmission, et en ce que cette transmission contient au moins un second étage de réduction (5 ; 13,14), distinct du premier. [2] Transmission selon la revendication 1, caractérisée en ce que la première voie est reliée à un élément de stockage d'énergie électrique. [3] Transmission selon la revendication 1, caractérisée en ce que la première voie est reliée a un générateur d'énergie électrique. [4] Transmission selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisée en ce que deux étages de réduction (4 ; 5 ; 6 ; 7 ; 10, 11 ; 13, 14 ; 16,17 ; 19,20) sont disposés de part et d'autre d'un train épicycloïdal (8). [5] Transmission selon la revendication 1,2 ou 3, caractérisée en ce que deux étages de réduction (4 ; 5 ; 6 ; 7 ; 7a 10, 11 ; 13,14 ; 16, 17 ; 19, 20 ; 21, 22) sont disposés de part et d'autre de deux trains épi cycloïdaux (8, 9). e [6] Transmission selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que deux étages de réduction (4 ; 5 ; 6 ; 7 ; 7a ; 10, 11 ; 13, 14 ; 16, 17 ; 19, 20 ; 21, 22) sont disposés entre deux trains épicycloïdaux (8, 9). [7] Transmission selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'elle comporte quatre étages de réduction (10, 11 ; 13, 14 ; 16, 17 ; 19, 20) de réduction, disposés entre le moteur thermique et la deuxième voie, entre la deuxième voie et une première machine électrique, entre la deuxième voie et une seconde machine électrique, entre la deuxième voie et les roues. [8] Transmission selon la revendication 7, caractérisée en ce que la première machine électrique (3a) est reliée au porte-satellites (15) d'un train (8). [9] Transmission selon la revendication 7, caractérisée en ce que la première machine électrique (3a) est reliée à l'entrée (12) d'un train (8). [10] Transmission selon la revendication 5, caractérisée en ce que les deux trains (8, 9) sont reliés par deux liaisons mécaniques directes. [11] Transmission selon la revendication 10, caractérisée en ce que les étages de réduction (4 ; 5 ; 6 ; 7 ; 7a ; 10, 11 ; 13, 14 ; 16, 17 ; 19, 20 ; 21, 22 ; 31, 32) sont disposés autour des deux trains (8, 9). [12] Transmission selon la revendication 10, caractérisée en ce qu'elle présente au moins un étage de réduction disposé entre les deux trains (8,9).