Brevet FR2881381A1 — publié le 20060804

L'invention concerne un système d'entraînement pour véhicule automobile à motorisation hybride, lequel est constitué d'un moteur à combustion interne, d'au moins une machine électrique et d'une transmission, la transmission étant agencée sous forme de boîte de vitesses à accouplement double et comportant deux arbres d'entrée qui sont chacun couplés au vilebrequin du moteur à combustion interne, qui comportent des groupes de roues dentées pour assurer des fonctions de transmission et qui peuvent être couplés à un arbre de sortie pour assurer l'entraînement de roulement, un dispositif d'accouplement ou embrayage étant associé, entre le moteur à combustion interne et les groupes de roues dentées, à chaque arbre d'entrée pour coupler le moteur à combustion interne à l'arbre de sortie, et l'un au moins des arbres d'entrée étant en liaison active avec la ou les machines électriques. Après avoir utilisé, depuis des décennies, des moteurs à essence ou des moteurs diesel conventionnels comme groupe propulseur pour les véhicules automobiles, on se dirige de plus en plus, notamment pour des motifs environnementaux, vers l'utilisation de concepts d'entraînement de types nouveaux. A ce propos, outre l'utilisation de carburants de substitution, on réalise également des motorisations hybrides comprenant deux groupes propulseurs différents. De telles motorisations hybrides comportent principalement un moteur à combustion interne et un moteur électrique. Le moteur à combustion interne offre une puissance importante et une grande autonomie. La machine électrique permet une conduite sans émissions, mais les performances possibles et la distance pouvant être parcourue sont toutefois limitées. Par exemple, lors de trajets interurbains, le véhicule est mû par le moteur à combustion interne et les batteries se chargent tandis que, en circulation urbaine, le véhicule est entraîné par la machine électrique alimentée par les batteries. Le document DE 101 15 984 A 1 décrit un système 2881381 2 d'entraînement destiné à un véhicule automobile entraîné par un moteur à combustion interne, lequel système comprend une transmission et une machine électrique conçue comme démarreur qui est reliée à l'arbre de chaîne cinématique, ou est disposée parallèlement à celle-ci, et qui est intégrée de préférence dans une motorisation hybride. Sa fonction de démarreur mise à part, la machine électrique permet d'obtenir, par inversion de polarité, deux sens de rotation opposés et, par conséquent, des marches avant et des marches arrière sans que l'on ait besoin, pour cela, d'un inverseur de sens de marche mécanique dans la transmission de véhicule. Par le document DE 102 21 844 A 1, on a connaissance d'un véhicule automobile comportant une motorisation hybride formée d'un moteur à combustion interne et d'une machine électrique, la machine électrique étant reliée, par l'intermédiaire d'un dispositif d'accouplement hydraulique, à un arbre de sortie du moteur à combustion interne ainsi qu'à une transmission, et ce pour transmettre un couple aux roues motrices du véhicule. Lors du fonctionnement du moteur à combustion interne, la machine électrique est entraînée par celui-ci et fonctionne en tant que générateur qui charge la batterie. En variante à cela, la machine électrique fonctionne en tant qu'entraînement électromoteur si on l'alimente en courant de batterie. Lors de la commutation entre une marche entraînée par la machine électrique et une marche entraînée par le moteur à combustion interne, les couples d'entraînement de la machine électrique et du moteur à combustion interne agissent ensemble, au moins passagèrement, si bien que, à de tels points de fonctionnement, le couple total d'entraînement du véhicule augmente subitement. Cette augmentation est ressentie par les occupants du véhicule comme un à-coup et, en fin de compte, elle nuit au comportement routier tout entier. De tels inconvénients sont censés être évités grâce à un système de commande et 2881381 3 de réglage proposé dans ladite publication, lequel système réduit le coup lors de l'enclenchement du dispositif d'accouplement au cours du passage entre différents groupes propulseurs. Le document EP 1 127 230 B 1 concerne un véhicule automobile à motorisation hybride dans lequel la transmission est agencée sous forme de boîte de vitesses à accouplement double et comporte deux arbres d'entrée qui sont couplés au vilebrequin d'un moteur à combustion interne. Des groupes de roues dentées, avec lesquels les fonctions de transmission sont réalisées, sont associés à chacun des arbres d'entrée. En outre, les deux arbres d'entrée peuvent être couplés à un arbre de sortie qui ou bien forme l'arbre de commande destiné à l'entraînement de roulement, ou bien mène à un arbre de commande qui s'y rapporte. Pour coupler le moteur à combustion interne à l'arbre de sortie par l'intermédiaire des arbres d'entrée, un dispositif d'accouplement est associé à chaque arbre d'entrée entre le moteur à combustion interne et les groupes de roues dentées de la transmission. En outre, l'un au moins des deux arbres d'entrée est couplé par adhérence à une machine électrique. Cette machine électrique, disposée entre le dispositif d'accouplement et les groupes de roues dentées de la transmission, assure les fonctions du démarreur ainsi que celles du générateur et elle est en outre utilisable comme groupe propulseur hybride. Le principe d'un tel agencement de motorisation hybride avec boîte de vitesses à accouplement double, qui est également qualifié de "motorisation hybride parallèle", a fait ses preuves. Mais ce qui est désavantageux, c'est que dans chacun des états de fonctionnement il existe une liaison active par adhérence entre la machine électrique et l'arbre d'entrée. Il peut en résulter, dans des points de fonctionnement choisis, une diminution du confort de conduite. On pourrait certes continuer à négliger cet aspect, mais la consommation de carburant résultant 2881381 4 inévitablement de cette liaison active pose problème. L'objectif de l'invention est de créer un système d'entraînement pour véhicule automobile à motorisation hybride avec lequel la liaison active entre les arbres d'entrée de la boîte de vitesses à accouplement double et la machine électrique associée peut être mise hors fonction si besoin est. Cet objectif est résolu en ce que la machine électrique est en liaison active avec un dispositif d'accouplement séparé de telle sorte que cette machine électrique peut, alternativement, être couplée à la chaîne cinématique formée par le moteur à combustion interne, la première section de l'arbre d'entrée, le dispositif d'accouplement associé à l'arbre d'entrée, la deuxième section de l'arbre d'entrée et la transmission, ou en être séparée. Par rapport aux motorisations hybrides montées en parallèle comportant au maximum deux dispositifs d'accouplement, motorisations jusqu'à présent usuelles, on va désormais utiliser un troisième dispositif d'accouplement, supplémentaire, avec lequel une machine électrique installée entre le moteur à combustion interne et la boîte de vitesses à accouplement double peut être découplée du moteur à combustion interne si besoin est. Par conséquent, à la place d'une liaison active par adhérence, fixe, entre la machine électrique et l'arbre d'entrée, on ne crée une liaison active que si l'état de fonctionnement présent du véhicule automobile l'exige alors concrètement. Cet agencement s'accompagne d'une moindre consommation de carburant tout en offrant un excellent confort de conduite. Un mode de réalisation de l'invention est représenté sur le dessin et on va le décrire ci-après. Le système d'entraînement conforme à l'invention pour véhicule automobile à motorisation hybride se compose d'un moteur à combustion interne 1, d'une machine électrique 2 et d'une transmission 3. La transmission 3 est agencée sous 2881381 5 forme de boîte de vitesses à accouplement double avec deux arbres d'entrée 4 et 5. Chacun des arbres d'entrée 4 et 5 est couplé au vilebrequin 6 du moteur à combustion interne 1. Ce couplage peut avoir lieu, par exemple, par l'intermédiaire d'une couronne dentée 7 disposée sur le vilebrequin 6, laquelle est en prise avec un pignon 8 ou 9 placé sur les arbres d'entrée 4 et 5. En outre, les arbres d'entrée 4 et 5 comportent chacun des groupes de roues dentées 10 et 11 avec lesquels des fonctions peuvent être réalisées dans la transmission 3. La transmission 3 comporte par ailleurs un arbre de sortie 12 servant à l'entraînement de roulement, de sorte que les arbres d'entrée 4 et 5 sont en liaison active avec l'entraînement de roulement par l'intermédiaire de la transmission 3. Pour que le moteur à combustion interne 1 puisse être couplé à l'arbre de sortie 12 servant à l'entraînement de roulement, un dispositif d'accouplement 13 ou 14 est chaque fois associé aux arbres d'entrée 4 et 5 entre le moteur à combustion interne 1 et les groupes de roues dentées 10 ou 11. En outre, l'un au moins des arbres d'entrée 4 ou 5 est en liaison active avec au moins une machine électrique 2. Une telle architecture de système d'entraînement à motorisation hybride est connue en soi, si bien que l'on peut renoncer ici à en exposer plus avant le mode de fonctionnement. Toutefois, il est essentiel dans le présent état de choses, qu'un dispositif d'accouplement séparé supplémentaire 15 soit associé à la machine électrique 2. Grâce à ce dispositif d'accouplement 15, la machine électrique 2 installée entre le moteur à combustion interne 1 et la boîte de vitesses à accouplement double 3 peut être mise en liaison active avec le moteur à combustion interne 1 à discrétion. Par conséquent, avec le dispositif d'accouplement supplémentaire 15, on parvient à ce que la machine électrique 2 puisse, alternativement, être couplée à la chaîne cinématique formée par le moteur à combustion 2881381 6 interne 1, la première section de l'arbre d'entrée 4, le dispositif d'accouplement 13 associé à l'arbre d'entrée 4, la deuxième section de l'arbre d'entrée 4 et la transmission 3, ou en être séparée. Dans le modèle représenté sur le dessin, la motorisation hybride ne comporte qu'une machine électrique 2 qui est en liaison active avec l'arbre d'entrée 4 par l'intermédiaire d'un dispositif d'accouplement séparé supplémentaire 15. Il est également possible que la motorisation hybride soit agencée avec deux machines électriques 2 et 2'. Dans ce cas, la deuxième machine électrique 2' est associée à l'arbre d'entrée 5. Dans ce cas aussi, il est prévu un dispositif d'accouplement séparé supplémentaire 15' par l'intermédiaire duquel on peut réaliser une liaison active interruptible entre la machine électrique 2' et l'arbre d'entrée 5. Un tel agencement est représenté de manière succincte sur le dessin au moyen d'une flèche et des repères 2' et 15'. Bien que l'invention ait été particulièrement montrée et décrite en se référant à un mode de réalisation préféré de celle-ci, il sera compris aisément par les personnes expérimentées dans cette technique que des modifications dans la forme et dans des détails peuvent être effectuées sans sortir de l'esprit ni du domaine de l'invention. Liste des repères 1 moteur à combustion interne 2 machine électrique 2' machine électrique 3 transmission 4 arbre d'entrée arbre d'entrée 6 vilebrequin 7 couronne dentée 8 pignon 9 pignon groupe de roues dentées 11 groupe de roues dentées 12 arbre de sortie 13 dispositif d'accouplement 14 dispositif d'accouplement dispositif d'accouplement 15' dispositif d'accouplement 2881381 8 REVENDICATIONS 1. Système d'entraînement pour véhicule automobile à motorisation hybride, constitué d'un moteur à combustion interne, d'au moins une machine électrique et d'une transmission, la transmission étant agencée sous forme de boîte de vitesses à accouplement double et comportant deux arbres d'entrée qui sont chacun couplés au vilebrequin du moteur à combustion interne, qui comportent des groupes de roues dentées pour assurer des fonctions de transmission et qui peuvent être couplés à un arbre de sortie pour assurer l'entraînement de roulement, un dispositif d'accouplement étant associé, entre le moteur à combustion interne et les groupes de roues dentées, à chaque arbre d'entrée pour coupler le moteur à combustion interne à l'arbre de sortie, et l'un au moins des arbres d'entrée étant en liaison active avec la ou les machines électriques, caractérisé en ce que la machine électrique (2) est en liaison active avec un dispositif d'accouplement séparé (15) de telle sorte que cette machine électrique (2) peut, alternativement, être couplée à la chaîne cinématique formée par le moteur à combustion interne (1), la première section de l'arbre d'entrée (4), le dispositif d'accouplement (13) associé à l'arbre d'entrée (4), la deuxième section de l'arbre d'entrée (4) et la transmission (3), ou en être séparée. 2. Système d'entraînement selon la revendication 1, caractérisé en ce que la motorisation hybride ne comporte qu'une machine électrique (2) qui est en liaison active avec un arbre d'entrée (4) par l'intermédiaire d'un dispositif d'accouplement séparé supplémentaire (15). 3. Système d'entraînement selon la revendication 1, caractérisé en ce que la motorisation hybride comporte deux machines électriques (2; 2') qui sont chacune en liaison active avec un arbre d'entrée (4; 5), chaque fois par l'intermédiaire d'un dispositif d'accouplement séparé supplémentaire (15; 15').