Brevet FR2941893A1 — publié le 20100813

"DISPOSITIF DE COMMANDE RAPPROCHEE D'AU MOINS UN EMBRAYAGE FAISANT PARTIE D'UN GROUPE MOTOPROPULSEUR HYBRIDE A MACHINE ELECTRIQUE TOURNANTE D'UN VEHICULE" La présente invention concerne un dispositif de commande rapprochée d'au moins un embrayage permettant d'accoupler l'arbre primaire de la boîte de vitesses à l'arbre vilebrequin du moteur thermique d'un groupe motopropulseur hybride d'un véhicule à machine électrique tournante. On connaît des groupes motopropulseurs hybrides de véhicules automobiles combinant un moteur thermique à carburant fossile ou biologique et une machine électrique tournante réversible, telle qu'un moteur électrique, permettant d'entraîner le véhicule dans certaines conditions de fonctionnement de celui-ci afin de ne pas générer de gaz d'échappement et, par conséquent, de diminuer la pollution. En outre, ces groupes motopropulseurs doivent répondre à des normes de pollution qui sont de plus en plus drastiques. Enfin, l'intérêt d'équiper les véhicules automobiles de groupes motopropulseurs hybrides est de conserver le plus longtemps possible les réserves d'énergie fossile à partir desquelles sont formés les carburants fossiles d'alimentation des moteurs thermiques de ces véhicules. On connaît par la demande de brevet français FR 2 905 434 au nom de la demanderesse un dispositif de commande rapprochée d'un embrayage faisant partie d'un groupe motopropulseur hybride à machine électrique tournante d'un véhicule. Selon ce dispositif connu, l'embrayage, qui permet d'accoupler l'arbre primaire de la boîte de vitesses à l'arbre de vilebrequin du moteur thermique du groupe motopropulseur hybride du véhicule, peut être débrayé par un ensemble à tube creux de débrayage traversant coaxialement un moyeu du rotor de la machine électrique tournante, lequel moyeu est monté concentriquement et lié en rotation à l'arbre primaire de la boîte de vitesses, et à deux butées de débrayage situées respectivement du côté de la boîte de vitesses et du côté du moteur thermique de part et d'autre des extrémités du tube de débrayage. Ce dernier peut coulisser axialement relativement au moyeu sous la commande de la butée de débrayage située du côté de la boîte de vitesses et agissant sur l'extrémité correspondante du tube de débrayage dont l'extrémité opposée agit sur la butée de débrayage côté moteur thermique pour assurer le débrayage de l'embrayage. Si ce dispositif de commande connu assure le débrayage du moteur thermique par libération du disque d'embrayage du volant d'inertie du moteur thermique, il n'est pas conçu pour assurer le débrayage de la machine électrique tournante. Le brevet européen EP 0 621 152 décrit un dispositif de transmission hybride pour véhicules automobiles comprenant en série un moteur à combustion interne, un premier embrayage, un moteur électrique, un second embrayage et une boîte de vitesses. Le premier embrayage du côté du moteur à combustion interne coopère avec un moyen de débrayage à commande hydraulique tandis que le second embrayage du côté de la boîte de vitesses coopère avec un autre moyen de débrayage à commande hydraulique afin de permettre de débrayer indépendamment le moteur électrique par rapport au moteur à combustion interne. Cependant, les deux moyens de débrayage des premier et second embrayages sont sépares axialement et indépendants l'un de l'autre, conduisant à une structure relativement complexe et axialement encombrante du dispositif de transmission. La présente invention a pour but de palier les 35 inconvénients des groupes motopropulseurs hybrides ci-dessus connus. A cet effet, selon l'invention, le dispositif de commande rapprochée d'au moins un embrayage permettant d'accoupler l'arbre primaire de la boîte de vitesses à l'arbre vilebrequin d'un moteur thermique d'un groupe motopropulseur hybride à machine électrique tournante d'un véhicule, lequel embrayage peut être débrayé par un ensemble à tube creux de débrayage traversant coaxialement un moyeu du rotor de la machine électrique tournante, monté concentriquement et lié en rotation à l'arbre primaire, et à deux butées de débrayage situées respectivement du côté de la boîte de vitesses et du côté du moteur thermique de part et d'autre des extrémités du tube de débrayage qui peut coulisser axialement relativement au moyeu sous la commande de la butée de débrayage côté boîte de vitesses agissant sur l'extrémité correspondante du tube de débrayage dont l'extrémité opposée est liée à la butée de débrayage côté moteur thermique, est caractérisé en ce que le tube de débrayage est monté à coulissement guidé sur une entretoise solidaire en rotation de l'arbre primaire concentriquement à ce dernier et en ce que le dispositif comprend un second embrayage permettant d'accoupler l'ensemble à moyeu et rotor de la machine électrique tournante à l'arbre primaire et pouvant être débrayé par une butée de débrayage située du côté de la boîte de vitesses entre le second embrayage et la butée de débrayage du premier embrayage côté boîte de vitesses. Selon une variante de réalisation, le tube de débrayage est solidaire en rotation de l'entretoise par au moins une clavette. Selon un autre mode de réalisation, le profil interne du tube de débrayage est complémentaire au profil externe de l'entretoise et peut présenter une forme ovale, toroïdale, carrée, triangulaire ou hexagonale. Avantageusement, le tube de débrayage est monté coulissant sur l'entretoise par l'intermédiaire d'un palier lisse ou d'une douille à billes. De préférence, les butées de débrayage des premier et second embrayages sont annulaires, disposées coaxialement à l'arbre primaire et axialement mobiles. De préférence, la butée de débrayage du second embrayage entoure coaxialement une partie du tube de débrayage faisant saillie du moyeu du rotor côté boîte de vitesses. Avantageusement, la butée de débrayage côté moteur thermique est portée par l'extrémité correspondante du 10 tube de débrayage. L'entretoise est liée en rotation à l'arbre primaire par des cannelures. Le second embrayage comprend un disque d'embrayage ajouré solidaire d'un moyeu lié en rotation à l'arbre 15 primaire par des cannelures et le tube de débrayage traverse les ajours du disque ajouré par sa partie faisant saillie du moyeu du rotor côté boîte de vitesses. Le tube de débrayage comprend des lumières axiales régulièrement espacées autour de l'arbre primaire et 20 définies chacune entre deux branches longilignes adjacentes à section transversale en segment de cylindre, les branches longilignes du tube de débrayage traversant respectivement les ajours sans interférer avec le disque ajouré. 25 L'invention vise également un véhicule, tel qu'un véhicule automobile, et qui est caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de commande rapprochée d'au moins un embrayage tel que défini précédemment. L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, 30 caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement dans la description explicative qui va suivre faite en référence aux figures schématiques annexées et selon lesquelles : - la figure 1 représente en coupe longitudinale un 35 groupe motopropulseur hybride d'un véhicule automobile à dispositif de commande rapprochée conforme à l'invention ; et - la figure 2 est une vue en coupe suivant la ligne II-II de la figure 1. En se reportant aux figures 1 et 2, la référence 1 désigne le rotor d'une machine électrique tournante faisant partie d'un groupe motopropulseur hybride d'un véhicule automobile et qui peut être logé dans un carter d'embrayage 2 fixé entre le carter, non représenté, de la boîte de vitesses BV et le carter également non représenté du moteur thermique du véhicule. Le rotor 1 est logé coaxialement dans un stator fixe 3 suivant un axe de symétrie axiale X-X' autour duquel le rotor 1 est monté rotatif. Un entrefer e est défini entre le rotor 1 et le stator 3 de la machine électrique tournante. Le rotor 1 est solidaire d'un moyeu de support 4 disposé concentriquement autour d'un arbre primaire ou arbre d'entrée 5 de la boîte de vitesses BV s'étendant suivant l'axe X-X'. Le moyeu 4 est monté à rotation à sa périphérie externe relativement à une partie 2a du carter 2 par des paliers 6, par exemple de type à roulements à billes. L'arbre primaire 5 est monté à rotation à son extrémité située du côté de la boîte de vitesses BV par un palier 7, par exemple du type à roulement à billes et à son extrémité opposée côté moteur thermique dans un trou borgne 8a réalisé en bout de l'arbre vilebrequin 8 du moteur thermique. Il est possible d'avoir un roulement entre l'arbre primaire 5 et l'arbre vilebrequin 8. Un volant d'inertie 9 est fixé à l'arbre vilebrequin 8 et comporte une face dressée 9a sur laquelle peut venir en engagement par friction au moins un disque d'embrayage 10 à déplacement axial commandé par un plateau de pression 11. Le plateau de pression 11 est commandé par un diaphragme 12 qui est piloté par une butée 13 pour amener l'embrayage constitué par le disque 10 et le plateau 11 en position embrayée au volant d'inertie 9 ou débrayée de ce dernier et par conséquent, accoupler l'arbre primaire 5 à l'arbre vilebrequin 8 ou le désaccoupler de ce dernier lors du passage d'un rapport de vitesse ou en mode de fonctionnement électrique du motopropulseur. Le disque d'embrayage est solidaire d'un moyeu 10a lié en rotation à l'arbre primaire 5 par des cannelures permettant au moyeu 10a et au disque d'embrayage 10 un déplacement axial relativement à l'arbre primaire 5. La butée de débrayage 13 est commandée par une autre butée de débrayage 14, par exemple du type hydraulique, logée dans le carter 2 côté boîte de vitesses BV. Le rotor 1 et son moyeu 4 sont liés en rotation à l'arbre primaire par des moyens qui seront définis 15 ultérieurement. Le dispositif de commande de l'embrayage comprend en outre un tube de débrayage creux 15 traversant coaxialement le moyeu 4 du rotor 1 en faisant saillie du chaque côté du moyeu 4. 20 Le tube de débrayage 15 est monté à coulissement axial guidé relativement au moyeu 4 sous la commande de la butée de débrayage 14 agissant sur l'extrémité adjacente du tube de débrayage 15 dont l'extrémité opposée est liée à la butée de débrayage 13. De 25 préférence, les deux butées de débrayage 13, 14 sont annulaires, disposées coaxialement autour de l'arbre primaire 5. En outre, la butée de débrayage 13 est portée par l'extrémité correspondante du tube de débrayage 15 et la butée de débrayage 14 est axialement mobile 30 relativement au carter d'embrayage 2. Selon l'invention, le tube de débrayage 15 est monté à coulissement guidé sur une entretoise 16 solidaire de l'arbre primaire 5 par exemple par l'intermédiaire de cannelures. 35 Selon une variante de réalisation, le tube de débrayage 15 est monté axialement coulissant sur l'entretoise 16 par l'intermédiaire d'un palier lisse ou d'une douille à billes comme symbolisé par la référence 17. En outre, le tube de débrayage 15 est solidaire en rotation de l'entretoise 16 par au moins une clavette 18 assurant bien entendu, le coulissement du tube de débrayage 15 relativement à l'entretoise 16. Selon une autre variante de réalisation, le déplacement axial du tube de débrayage 15 sur l'entretoise 16 et la liaison en rotation de ce tube à l'entretoise est assuré par un profil interne du tube de débrayage 15 complémentaire au profil externe de l'entretoise 16. Ainsi, le profil interne du tube 15 peut présenter une forme ovale, toroïdale, carrée, triangulaire ou hexagonale. Le dispositif de l'invention comprend également un second embrayage permettant d'accoupler le rotor 1 de la machine électrique tournante à l'arbre primaire 5 de la boîte de vitesses BV. Cet embrayage comprend un disque d'embrayage 19 coaxial à l'axe X-X' et pouvant venir en engagement par friction sur une face dressée correspondante du rotor annulaire 1 et un plateau de pression 20 commandé par un diaphragme 21 pour assurer le déplacement axial du disque d'embrayage 19. Le diaphragme 21 est piloté par une butée de débrayage 22 axialement mobile située du côté de la boîte de vitesses BV entre le diaphragme 21 du second embrayage et la butée de débrayage 14 du premier embrayage d'accouplement de l'arbre vilebrequin 8 à l'arbre primaire 5. Le disque d'embrayage 19 est solidaire d'un moyeu 23 lié en rotation à l'arbre primaire 5 côté boîte de vitesses par exemple par l'intermédiaire de cannelures assurant le déplacement axial du disque 19 relativement à l'arbre primaire 5. La butée de débrayage 22 du second embrayage est de préférence, du type hydraulique, est annulaire et entoure coaxialement de façon espacée une partie 15a du tube de débrayage 15 faisant saillie du moyeu 4 du rotor 1 vers la boîte de vitesses BV. La partie 15a du tube de débrayage 15 traverse le disque d'embrayage 19 sans interférer avec ce dernier lors du coulissement axial du tube de débrayage 15 notamment lors du débrayage du moteur thermique. A cet effet, le disque d'embrayage 19 comporte des ajours 24 pouvant être constitués par des orifices circulaires réalisés au travers de la paroi du disque 19 en étant régulièrement espacés suivant une même circonférence. Comme représenté en figure 2, trois orifices 24 sont prévus, étant bien entendu que le disque d'embrayage 9 peut comporter un nombre différent de tels orifices. En outre, la partie 15a du tube de débrayage 15 est fendue longitudinalement jusqu'à son extrémité adjacente à la butée de débrayage 14 de manière à définir des lumières axiales 25 entre des branches longilignes 26 à section transversale en segment de cylindre et qui s'étendent parallèlement à l'axe X-X'. Les lumières 25 et les branches 26 de la partie 15a du tube de débrayage 15 sont régulièrement espacées autour de l'axe X-X' et les branches 26 traversent respectivement les ajours 24 sans être en contact avec ceux-ci en prévoyant une largeur de branche 26 en direction circonférentielle inférieure au diamètre de l'ajour circulaire correspondant 24 par positionnement angulaire du moyeu 23 du disque d'embrayage 19 relativement à l'arbre primaire 5 par les cannelures de liaison du moyeu à cet arbre. Dans le mode de réalisation représenté en figure 2, la partie 15a du tube de débrayage 15 comporte trois branches 26 traversant respectivement les trois orifices circulaires 24 sans être en contact avec ce dernier de façon que la partie 15a n'interfère pas avec le disque d'embrayage 19 lors du coulissement du tube de débrayage 15. Le débrayage du moteur thermique est réalisé en déplaçant axialement dans le carter d'embrayage 2, par un système non représenté, la butée de débrayage 14 venant en appui sur l'extrémité correspondante de la partie 15a du tube de débrayage 15 dont l'extrémité opposée déplace axialement relativement au carter d'embrayage 2 l'autre butée de débrayage 13 qui vient en appui sur le diaphragme d'embrayage 12 pour provoquer le déplacement axialement guidé de disque d'embrayage 10 hors de contact du volant d'inertie 9 pour, par conséquent, désaccoupler l'arbre vilebrequin 8 de l'arbre primaire 5. La disposition des butées de débrayage 13, 14 permet des régimes de rotation différents entre les pièces poussées et poussantes du dispositif. Le débrayage de la machine électrique tournante est réalisé en déplaçant axialement la butée de débrayage 22 relativement au carter d'embrayage 2 par un système classique non représenté de façon que cette butée vienne en appui sur le diaphragme d'embrayage 21 qui provoque le déplacement axialement guidé du disque d'embrayage 19 relativement à l'arbre 5 hors du rotor 1 de la machine électrique tournante de façon à désacoupler l'ensemble rotor 1 et moyeu 4 de l'arbre primaire 5. Le dispositif de commande à double embrayage de l'invention permet avantageusement de débrayer indépendamment la machine électrique tournante et le moteur thermique de la chaîne de traction d'un véhicule automobile. Le débrayage de la machine électrique tournante de cette chaîne de traction facilite les passages de vitesse dans le cas d'une boîte de vitesses manuelle ou pilotée d'un véhicule. Le dispositif de commande de l'invention permet de débrayer la machine électrique tournante en cas de décharge de la batterie du véhicule, de débrayer la machine électrique tournante en cas de défaillance du système de contrôle de cette machine ou de débrayer la machine électrique tournante en cas de fonctionnement du véhicule à partir uniquement du moteur thermique. Le dispositif à double embrayage de l'invention demande l'utilisation d'un système de commande pour deux embrayages concentriques comme sur des boîtes de vitesses à double embrayage du type DSG�, boîte de vitesses permettant un changement de rapport sous couple. REVENDICATIONS1. Dispositif de commande rapprochée d'au moins un premier embrayage (10,11,12) permettant d'accoupler l'arbre primaire (5) de la boîte de vitesses (BV) à l'arbre vilebrequin (8) d'un moteur thermique d'un groupe motopropulseur hybride à machine électrique tournante d'un véhicule et pouvant être débrayé par un ensemble à tube creux de débrayage (15) traversant coaxialement un moyeu (4) du rotor (1) de la machine électrique tournante, monté concentriquement et lié en rotation à l'arbre primaire (5), et à deux butées de débrayage (13, 14) situées respectivement du côté de la boîte de vitesses (BV) et du côté du moteur thermique de part et d'autre des extrémités du tube de débrayage (15) qui peut coulisser axialement relativement au moyeu (4) sous la commande de la butée de débrayage (14) côté boîte de vitesses (BV) agissant sur l'extrémité correspondante du tube de débrayage (15) dont l'extrémité opposée est liée à la butée de débrayage (13) côté moteur thermique, caractérisé en ce que le tube de débrayage (15) est monté à coulissement guidé sur une entretoise (16) solidaire en rotation de l'arbre primaire (5) concentriquement à ce dernier et en ce que le dispositif comprend un second embrayage (19,20,21) permettant d'accoupler l'ensemble à un moyeu (4) et rotor (1) de la machine électrique tournante à l'arbre primaire (5) et pouvant être débrayé par une butée de débrayage (22) située du côté de la boîte de vitesses (BV) entre le second embrayage et la butée de débrayage (14) du premier embrayage côté boîte de vitesses (BV). 2. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le tube de débrayage (15) est solidaire en 35 rotation de l'entretoise (16) par au moins une clavette (18). 3. Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le profil interne du tube de débrayage (15) est complémentaire au profil externe de l'entretoise (16) et peut présenter une forme ovale, toroïdale, carrée, triangulaire ou hexagonale. 4. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le tube de débrayage (15) est monté coulissant sur l'entretoise (16) par l'intermédiaire d'un palier lisse ou d'une douille à billes (17). 5. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les butées de débrayage (13,14,22) des premier et second embrayages sont annulaires, disposées coaxialement à l'arbre primaire et axialement mobiles. 6. Dispositif selon la revendication 6, caractérisé en ce que la butée de débrayage (22) du second embrayage entoure coaxialement une partie (15a) du tube de débrayage (15) faisant saillie du moyeu (4) du rotor (1) côté boîte de vitesses (BV). 7. Dispositif selon la revendication 5 ou 6, caractérisé en ce que la butée de débrayage (13) côté moteur thermique est portée par l'extrémité correspondante du tube de débrayage (15). 8. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'entretoise (16) est liée en rotation à l'arbre primaire (5) par des cannelures. 9. Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le second embrayage 35comprend un disque d'embrayage ajouré (19) solidaire d'un moyeu (23) lié en rotation à l'arbre primaire (5) par des cannelures et en ce que le tube de débrayage (15) traverse les ajours (24) du disque ajouré (19) par sa partie (15a) faisant saillie du moyeu (4) du rotor (1) côté boîte de vitesses (BV). 10. Dispositif selon la revendication 9, caractérisé en ce que le tube de débrayage (15) comprend des lumières axiales (25) régulièrement espacées autour de l'arbre primaire (5) et définies chacune entre deux branches longilignes adjacentes (26) à section transversale en segment de cylindre, les branches longilignes (27) du tube de débrayage (15) traversant respectivement les ajours (24) sans interférer avec le disque ajouré (19). 11. Véhicule, tel qu'un véhicule automobile, caractérisé en ce qu'il comprend un dispositif de commande rapprochée d'au moins un embrayage tel que défini dans l'une quelconque des revendications 1 à 10.