Brevet FR2907382A1 — publié le 20080425

- 1 - TRANSMISSION HYBRIDE INFINIMENT VARIABLE ET GROUPE MOTOPROPULSEUR A DERIVATION DE PUISSANCE COMPORTANT TROIS TRAINS EPICYCLOIDAUX SUR UNE SEULE LIGNE La présente invention concerne une transmission hybride à dérivation de puissance permettant d'obtenir une variation continue de rapport, de marche arrière en marche avant, en passant par une position particulière, dite de 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 hybride et un groupe motopropulseur comportant celle-ci. Cette transmission et ce groupe motopropulseur sont à rapport de transmission infiniment variable. Ils disposent d'une dérivation de puissance et de deux modes de fonctionnement. Leurs éléments constitutifs sont répartis entre deux voies de puissance reliant en parallèle le moteur thermique aux roues du véhicule, et ils incluent au moins deux machines électriques, trois trains épicycloïdaux, et un étage de réduction. Par la publication FR 2 859 669, on connaît une transmission infiniment variable du type indiqué ci-dessus. Son changement de mode permet notamment d'utiliser les deux machines électriques indifféremment en motrice ou en génératrice . Grâce à cette particularité, la transmission peut bénéficier d'une plage, ou ouverture de rapports , suffisamment étendue 2907382 - 2 - pour pouvoir intégrer des moteurs thermiques de puissance relativement modeste. Toutefois, les contraintes d'encombrement et la diversité des applications envisagées, conduisent à 5 rechercher des architectures de plus en plus compactes, tout en disposant de larges possibilités d'adaptation. Comme indiqué plus haut, la présente invention propose en premier lieu une transmission hybride infiniment variable à dérivation de puissance à deux 10 modes de fonctionnement, dont les éléments constitutifs sont répartis entre deux voies de puissance reliant en parallèle le moteur thermique aux roues du véhicule, ces moyens incluant au moins trois trains épicycloïdaux deux machines électriques, et un étage de réduction. 15 Pour répondre aux contraintes d'encombrement, elle propose que les trois trains épicycloïdaux soient alignés sur le moteur thermique. Dans un premier mode de réalisation de l'invention, les deux machines électriques peuvent être alignées sur 20 le moteur thermique et les trois trains épicycloïdaux. Dans un deuxième mode de réalisation, les deux machines électriques peuvent être déportées latéralement par rapport à l'alignement du moteur thermique et des trains épicycloïdaux. 25 Cette invention porte également sur un groupe motopropulseur comportant une telle transmission. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront clairement à la lecture de la description suivante, d'un mode de réalisation non 2907382 3 limitatif de celle-ci, en se reportant aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est un schéma de principe, d'une transmission et d'un groupe motopropulseur conformes à 5 l'invention, et - les figures 2 à 5 illustrent quatre modes de réalisation de l'invention. Sur la figure 1, on a fait apparaître le moteur thermique M, et les roues V du véhicule, entre lesquels 10 est disposée la transmission proposée. Celle-ci est composée essentiellement de trois trains planétaires G1, G2 G3, et de deux machines électriques ME1, ME2. Le moteur thermique M est relié à la couronne Cl du premier train G1, et au planétaire P2 du deuxième train G2. Le 15 planétaire P1 du premier train G1 est relié à la première machine électrique ME1. Son porte satellites PSI est relié au planétaire P3 du troisième train G3. Le deuxième train G2 est relié au moteur thermique par son planétaire P2. Le deuxième train G2 est aussi relié par sa couronne 20 C2, à la couronne C3 du troisième train G3, et par son porte satellites PS2, aux roues V. Le troisième tain G3 est relié par son planétaire P3 au porte satellites PSI du premier train, et au carter par son porte satellites PS3. La deuxième machine électrique ME2 rejoint aussi la 25 couronne C2 du deuxième train G2. Enfin, le schéma mentionne la présence de deux étages de réduction R, placés à titre indicatif, à l'arrivée du mouvement sur le planétaire P2, et sur la couronne C2 du deuxième train G2. 2907382 - 4 - Un tel schéma de puissance définit une transmission hybride infiniment variable, dont les éléments constitutifs sont répartis entre deux voies de puissance reliant en parallèle le moteur thermique M aux roues R du 5 véhicule. Une première voie de puissance emprunte le train G2. Une seconde voie de puissance, ou dérivation de puissance, rejoint le train G2 en empruntant les deux trains G1 et G3 associés aux deux machines électriques, fonctionnant en variateur électrique. Les moyens reliant 10 le moteur thermique aux roues incluent donc au moins trois trains épicycloïdaux, deux machines électriques, et un étage de réduction. Par ailleurs, comme décrit ci-dessous, cette transmission dispose de moyens de commande associés à un des trains épicycloïdaux, pour établir deux 15 modes de fonctionnement distincts et commuter entre ces derniers. Cette transmission hybride (puisqu'elle associe un moteur thermique à deux machines électriques) permet d'obtenir, grâce aux deux machines électriques 20 fonctionnant en variateur électrique, une variation continue de rapport de marche arrière en marche avant en passant par une position particulière, dite de neutre en prise, où la vitesse de déplacement du véhicule est nulle, pour un régime quelconque du moteur thermique. 25 Sur les figures 1 à 5, le train épicycloïdal G3 le plus éloigné du moteur thermique M est associé au système de changement de mode C de la transmission. Toutefois cette disposition n'est pas limitative. 2907382 - 5 - Sur les figures 2, et 3, les deux machines électriques ME1, ME2 sont alignées sur le moteur thermique et les trains épicycloïdaux G1, G2, G3, alors que sur les figures 4 et 5, elles sont déportées 5 latéralement. Ces figures font apparaître en plus l'emplacement et la structure du système de changement de mode C, qui est aligné sur l'ensemble de la transmission. Dans les exemples de réalisation non limitatifs illustrés par les 10 figures, ce système consiste en un groupe de synchronisation C, composé du cône crabot Al relié à C3, du moyeu A2, relié à PS3, sur lequel peut coulisser un anneau de synchronisation A4 (non représenté sur les schémas), et d'un autre cône de synchro A3 fixé sur le 15 carter B. Le groupe de synchronisation Al, A2, A3, A4 permet de rendre solidaires la couronne C3 et le planétaire P3 du train G3, ou d'immobiliser le porte-satellites PS3 vis-à-vis du carter B. Lorsque le moyeu A2 et le cône Al 20 sont synchronisés, la couronne C3 et le porte satellites PS3 sont rendus solidaires par l'intermédiaire de l'anneau A4, de sorte que le troisième train G3 est bloqué. Cette situation correspond à un premier mode de fonctionnement de la transmission. Si en revanche, on 25 rend solidaires le moyeu A2 du cône A3 par l'intermédiaire de l'anneau A4, on immobilise PS3 par rapport au carter, de sorte que la couronne C3 tourne en sens inverse du planétaire P3 , en jouant ainsi un rôle d'inverseur de mouvement. Dans cette situation, la 2907382 6 transmission est dans un second mode de fonctionnement. Le groupe de synchronisation (Al, A2, A3, A4) permet donc de rendre solidaires sa couronne C3 et le planétaire P3, dans un premier mode de fonctionnement, ou d'immobiliser 5 son porte-satellites PS3 vis-à-vis du carter dans un second mode de fonctionnement. Le dispositif de synchronisation Al, A2, A3, A4 est conçu de telle manière, que la couronne C3 et le porte satellites PS3 sont rendus solidaires, alors que le porte 10 satellites PS3 n'est pas encore débloqué. Ceci correspond, pour l'ensemble de la transmission, à un rapport de réduction fixe. Si le porte satellites PS3 était débloqué, alors qu'il n'est pas encore engagé avec la couronne C3, la transmission de puissance deviendrait 15 temporairement impossible. Les figures 2 à 5, montrent encore la liaison de sortie de la transmission vers les roues V. Cette liaison s'effectue par deux réductions successives L2, L3, toute autre réalisation pouvant être envisagée sans sortir du 20 cadre de l'invention, pourvu que le sens de rotation final des roues soit celui qui est souhaité. Sur toutes les figures, le train épicycloïdal G3 le plus éloigné du moteur thermique M est associé au système de changement de mode C de la transmission. Sur la figure 25 2, qui respecte, comme l'ensemble des figures 2 à 5, le schéma cinématique de la figure 1, les trains sont dans l'ordre suivant en partant du moteur : G2 (réunion des voies de puissance), G1 (répartition du couple entre les deux voies de puissance avant les roues), et G3 (commande 2907382 - 7 - du changement de mode). Par ailleurs les deux machines électriques ME1, ME2, ont alignées sur les trains G1, G2, G3. La première machine électrique ME1 est reliée directement au planétaire P1 du premier train G1, tandis 5 que la deuxième ME2 est reliée directement à la couronne C2 du deuxième train G2. L'alignement des machines électriques permet d'obtenir un une transmission et un groupe motopropulseur dont l'encombrement latéral est particulièrement réduit. Par ailleurs, on peut noter sue 10 le schéma l'absence de liaison concentrique triple au niveau du train central G1. Sur la figure 3, les machines électriques ME1, ME2 sont toujours alignées, toutefois la disposition des deux premiers trains G1 et G2 est inversée par rapport à la 15 figure 2, de sorte que le train le plus proche du moteur thermique est désormais le train répartiteur de couple G1. Cette disposition apparemment plus rationnelle, présente toutefois la particularité d'introduire une triple liaison concentrique au niveau du train central 20 G2, visible sur le schéma, qui peut être pénalisante du point de vue de l'architecture et de la réalisation mécanique. Sur la figure 4, la disposition des trains est identique à celle de la figure 2 (G2, G1, G3), mais les 25 machines électriques sont déportées latéralement par rapport à ces deniers. Ainsi la première machine ME1, reliée au planétaire P1 par un renvoi r1, est placée sous le schéma en dessous du système de changement de mode, tandis que la deuxième machine ME2, reliée à la couronne 2907382 8 C2, par un renvoi r2, est placée au dessus des trains, sur le schéma. Cette disposition réduit l'encombrement axial de la transmission par rapport aux figures 2 et 3. Par ailleurs, comme sur la figure 2, on peut noter 5 l'absence de liaison concentrique triple au niveau du train central G1. Enfin sur la figure 5, la disposition des machines électriques correspond à celle de la figure 4, mais la disposition des trains G2, G1, G3, correspond à celle de 10 la figure 3. La figure 5 assure permet donc le même raccourcissement en longueur de la boîte que la figure 4, mais avec le même empilement triple de liaisons concentriques au niveau du train central G2 que la figure 3. 15 En conclusion, il faut souligner, que dans tous les modes de réalisation proposés, et contrairement à l'art antérieur, il n'y a pas de réduction en sortie du moteur thermique. Cette suppression est particulièrement avantageuse pour un montage transversal de la 20 transmission (et du groupe motopropulseur) dans le compartiment moteur d'un véhicule, notamment car elle évite le décalage entre la ligne principale de la transmission et le moteur, réduisant ainsi les risques d'interférence avec d'autres éléments du véhicule, tels 25 que le berceau, les longerons, ou la suspension. REVENDICATIONS 1. Transmission hybride infiniment variable à dérivation de puissance à deux modes de fonctionnement, dont les éléments constitutifs sont répartis entre deux voies de puissance reliant en parallèle le moteur thermique (M) aux roues du véhicule, ces moyens incluant au moins trois trains épicycloïdaux (G1, G2, G3), deux machines électriques (ME1, ME2), et un étage de réduction (R), caractérisée en ce que les trois trains épicycloïdaux (G1, G2 G3) sont alignés sur le moteur thermique (M). 2. Transmission selon la revendication 1, caractérisée en ce que les deux machines électriques (ME1, ME2) sont alignées sur le moteur thermique et les trains épicycloïdaux (G1, G2, G3). 3. Transmission selon la revendication 1, caractérisée en ce que les deux machines électriques (ME1, ME2) sont déportées latéralement par rapport à l'alignement du moteur thermique (M) et des trains épicycloïdaux(G1, G2,G3). 4. Transmission selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisée en ce que le train épicycloïdal (G3) le plus éloigné du moteur thermique (M) est associé au système de changement de mode (C) de la transmission. 5. Transmission selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le train épicycloïdal (G2) le plus proche du moteur thermique (M) assure la 2907382 - 10 - réunion des deux voies de puissance, avant le transfert de celle-ci aux roues du véhicule. 6. Transmission selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que le train épicycloïdal (G3) le 5 plus proche du moteur thermique (M) assure la répartition du couple fourni par celui-ci entre les deux voies de puissance de la transmission. 7. Transmission selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que une première machine 10 électrique (ME1) est reliée au planétaire (P1) d'un premier train épicycloïdal (G1). 8. Transmission selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'une deuxième machine électrique (ME2) est reliée à la couronne (C2) d'un 15 deuxième train épicycloïdal (G2). 9. Transmission selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte un engrenage de renvoi (L2, L3), qui descend du porte satellites (PS2) du deuxième train épicycloïdal (G2) sur 20 les roues (V) du véhicule. 10. Transmission selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'un train épicycloïdal (G3) est associé à un groupe de synchronisation (Al, A2, A3, A4) permettant rendre solidaires sa couronne (C3) et 25 son planétaire (P3), et/ou d'immobiliser son porte-satellites (PS3) vis-à-vis du carter (B). 11. Groupe motopropulseur de véhicule hybride, caractérisé en ce qu'il comporte une transmission conforme à l'une des revendications précédentes.