Brevet FR2966093A1 — publié le 20120420

DISPOSITIF DE COUPLAGE D'UN VEHICULE AUTOMOBILE ET PROCEDE DE FONCTIONNEMENT D'UN TEL DISPOSITIF La présente invention concerne un dispositif de couplage d'un véhicule automobile et son procédé de fonctionnement. Plus particulièrement, l'invention a pour objet un dispositif permettant d'accoupler ou de désaccoupler une machine électrique du système de transmission d'un véhicule hybride thermique-électrique. Dans les véhicules hybrides associant à la fois une motorisation électrique et thermique, la transmission de puissance fournie par la machine électrique s'effectue généralement au niveau des roues arrière, par l'intermédiaire d'un cardan, alors que, les roues avant sont entrainées par la machine thermique. Dans ces véhicules hybrides, il est nécessaire d'assurer une fonction dite de couplage de la motorisation électrique par rapport à la motorisation thermique, autrement dit d'accouplement ou de désaccouplement de la machine électrique afin d'éviter un régime critique de rotation de ladite machine électrique lors des phases de roulage en mode thermique. Il existe dans l'état de la technique, divers systèmes permettant d'assurer la fonction d'accouplement ou de désaccouplement de la machine électrique à un arbre de transmission de couple. Un premier document référencé DE10225873, présente une transmission arrière pour véhicule hybride, ladite transmission ayant pour particularité de pouvoir gérer la répartition des forces d'entrainement. Les deux roues arrière du véhicule sont chacune reliées à un embrayage, qui sont eux même reliés à un moteur électrique. Un deuxième document référencé GB538438, décrit un dispositif de transmission pouvant être implanté dans un véhicule hybride. Ce dispositif permet de transmettre une puissance aux roues arrière en implantant des embrayages sur chacun des arbres de transmission entre le moteur et les roues. Un troisième document référencé WO2007118082, décrit un dispositif de transmission arrière pour véhicule hybride. Ce dispositif comporte un motoréducteur pour chacune des roues arrière. Un élément apte à être débrayé, est également positionné entre les motoréducteurs et les roues. Toutefois, dans l'état de la technique, la fonction de couplage de la machine électrique du système de transmission du véhicule, est placée à l'intérieur du réducteur de vitesse. La présence de cette fonction à l'intérieur du réducteur de vitesse génèrent énormément de perte mécanique du fait de frottements et du barbotage d'huile. Pour réduire les pertes mécaniques, il existe donc un besoin de placer un dispositif de couplage au niveau du différentiel du véhicule. Cependant, ces dispositifs de couplage ne peuvent être implantés au niveau du différentiel du véhicule du fait d'une part, du couple trop important qui entrainerait la casse desdits dispositifs et d'autre part du volume restreint disponible pour les mettre en place. En outre, les dispositifs décrits dans l'état de la technique sont assez complexes à mettre en oeuvre car ils nécessitent la mise en place d'une couronne femelle fixée sur un pignon du réducteur et d'une couronne crabot mâle apte à être translatée par une fourchette sur la couronne femelle. Ladite fourchette étant elle même actionnée par un moteur électrique. L'invention a pour but de répondre à ce besoin tout en remédiant aux inconvénients de l'état de la technique. Pour cela, l'invention propose un dispositif de couplage d'une machine électrique à un système de transmission d'un véhicule automobile. Ledit dispositif comporte un arbre de transmission, reliant un réducteur de la machine électrique à une roue. L'arbre de transmission comporte deux parties libre uniquement en rotation l'une par rapport à l'autre suivant un axe formé par ledit arbre. Le dispositif comporte en outre un manchon apte à coulisser sur l'arbre de transmission de sorte à solidariser les deux parties et permettre le passage du couple du réducteur vers la roue associée à l'arbre. A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de couplage d'une machine électrique d'un système de transmission d'un véhicule automobile comportant une traction électrique et une traction thermique, ledit dispositif comportant un arbre de transmission, reliant un réducteur de la machine électrique à une roue, caractérisé en ce que, l'arbre de transmission comporte une première partie et une deuxième partie libres uniquement en rotation l'une par rapport à l'autre suivant un axe formé par ledit arbre, et en ce qu'il comporte en outre, un moyen de solidarisation apte à coulisser sur l'arbre de transmission, de sorte à solidariser les deux parties et permettre le passage du couple du réducteur vers la roue associée à l'arbre de transmission. L'invention comporte également l'une quelconque des caractéristiques suivantes : - le moyen de solidarisation comporte une surface intérieure cannelée ; - les extrémités sont cannelées configurées de sorte que lorsque le 10 moyen de solidarisation les recouvre, la première partie et la deuxième partie sont solidarisées et forment un arbre rigide apte à transmettre un couple issu de la machine électrique aux roues ; - le moyen de solidarisation est translaté sur l'arbre par l'intermédiaire d'un actionneur commandé par un calculateur de supervision du véhicule ; 15 - l'actionneur est pneumatique ; - l'actionneur est électromagnétique ; - l'actionneur est hydraulique ; - le moyen de solidarisation est un manchon ; - le moyen de solidarisation est une bague ; 20 L'invention a également pour objet un procédé de fonctionnement d'un dispositif de couplage selon l'une quelconque des caractéristiques précédentes, caractérisé en ce que lorsque le véhicule est en mode de roulage thermique uniquement, - on coupe l'alimentation en énergie de la machine électrique 25 - on détermine au moyen de capteurs la position des manchons, - lorsque les moyens de solidarisation recouvrent à la fois la première et la deuxième partie, alors on active les actionneurs pour translater les moyens de solidarisation, de sorte à décraboter la machine électrique du système de transmission ; 30 En variante, lorsque la machine électrique doit être craboté au système de transmission, - on détermine au moyen de capteurs la position du moyen de solidarisation, - lorsque le moyen de solidarisation ne recouvre pas la première et la 35 deuxième partie, alors on active les actionneurs pour translater les moyens de solidarisation, de sorte à craboter la machine électrique au système de transmission du véhicule. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit et à l'examen des figures qui l'accompagnent. Celles-ci ne sont présentées qu'à titre illustratif mais nullement limitatif de l'invention. Les figures montent : - Figure 1 : une représentation schématique du système de transmission d'un véhicule, selon un mode de réalisation de l'invention ; - Figures 2a-2d : des représentations schématiques d'un dispositif de couplage selon un mode de réalisation de l'invention ; La figure 1 représente un système 10 de transmission d'un véhicule 12 hybride apte à évoluer en traction électrique et/ou en traction thermique. Ce système 10 de transmission comporte un bloc moteur (non représenté) apte à assurer la traction thermique du véhicule 12. Il comporte en outre une machine 14 électrique alimentée en énergie par un accumulateur 16. La machine 14 électrique est couplée à un réducteur 18. Ce réducteur 18 comporte un ensemble de pignons configuré de sorte à entrainer respectivement deux arbres 20, 22 de transmission. Ces arbres 20, 22 transmettent un couple, provenant de la machine électrique 14, respectivement aux roues 24, 26 du véhicule. Lorsque le véhicule 12 se trouve en phase de roulage en mode thermique uniquement, l'alimentation de la machine 14 électrique est interrompue. Toutefois, lorsque la machine électrique est toujours crabotée, le déplacement du véhicule 12 entraine la rotation des roues associées à la traction électrique et la machine 14 électrique entre en rotation malgré elle. En fonction de la vitesse du véhicule 12, la rotation de la machine 14 électrique peut être telle qu'elle atteint un régime critique pouvant entraîner la casse de ladite machine 14. Pour palier à ce problème, l'invention propose de diviser chaque arbre 20, 22 de transmission en deux parties respectivement 20a, 20b pour l'arbre de transmission de droite et 22a, 22b pour l'arbre de transmission de gauche. Les figures 2a-2d illustrent plus en détail une barre de transmission 20, 22, selon un mode de réalisation de l'invention. L'arbre de transmission 20, 22, comporte une première partie 20a, 22a, dont une extrémité 24, 26, est relié solidairement à un élément entraineur respectivement 28, 30, couplé à un pignon de sortie (non représenté) du réducteur de la machine 14 électrique. Cette première partie 20a, 22a, comporte une extrémité 32a, 34a, montée libre en rotation par rapport à une extrémité 32b, 34b d'une deuxième partie 20b, 2211 Cette deuxième partie 20b, 22b, comporte une extrémité 36, 38, reliée solidairement à un élément entraineur respectivement 40, 42, couplé au roues 24, 26. Les extrémités 32a, 32b et 34a, 34b sont configurées de sorte à être cannelée. L'invention comporte également un manchon 48, 50 de forme essentiellement cylindrique apte à coulisser respectivement le long de l'arbre de transmission 20, 22. L'intérieur du manchon 48, 50, présente une surface cannelée de sorte que, lorsque le manchon recouvre à la fois respectivement l'extrémité 32a, 34a et l'extrémité 32b, 34b, alors les parties respectives 20a, 22a et 20b, 22b sont solidarisées et forment chacune un arbre rigide 20, 22 apte à transmettre un couple issue de la machine électrique aux roues 24, 26. Dans l'invention, le déplacement de ce manchon 48, 50 est réalisé par un calculateur dit de supervision du véhicule. Ce calculateur (non représenté) de supervision est connu de l'état de la technique. Il comporte notamment une mémoire programme et une mémoire de données connectées à un microprocesseur via un ensemble de bus de communication. Le calculateur de supervision commande des actionneurs apte à translater de manière synchrone les manchons 48, 50 de sorte à solidariser les parties respectives 20a, 22a à 20b, 2211 Les actions commandées par le calculateur de supervision sont ordonnées par le microprocesseur. Le microprocesseur produit, en réponse aux codes instruction enregistrés dans la mémoire programme des ordres destinés aux différents organes du véhicule. Dans un mode de réalisation de l'invention, le véhicule hybride dispose de quatre modes de roulage. Dans un premier mode de roulage du véhicule, dit thermique, la machine électrique n'est pas alimentée en énergie, et seul la machine thermique permet de mouvoir le véhicule. Le calculateur détermine au moyen de capteurs (non représentés) la position des manchons 48, 50. Si le manchon recouvrent à la fois les parties respectives 20a, 22a et 20b, 22b, alors le calculateur active les actionneurs pour translater les manchons 48, 50, de sorte à décraboter la machine 14 électrique. Dans un deuxième mode de roulage du véhicule, combinant à la fois une traction thermique à une traction électrique, comme par exemple les phases de roulage nécessitant un ajout de puissance dit phase de boost, le calculateur détermine au moyen des capteurs la position du manchon 48, 50. Si le manchon ne recouvre pas les parties respectives 20a, 22a et 20b, 22b, alors le calculateur active les actionneurs pour translater les manchons 48, 50, de sorte à craboter la machine 14 électrique. Dans un troisième mode de roulage, dit tout électrique, la machine thermique n'est plus en fonction, comme par exemple en milieu urbain. Le calculateur détermine de nouveau la position du manchon 48, 50. Si le manchon ne recouvre pas les parties respectives 20a, 22a et 20b, 22b, alors le calculateur active les actionneurs pour translater les manchons 48, 50, de sorte à craboter la machine 14 électrique. Dans un quatrième mode de roulage, dite phase de recharge batterie, la machine 14 électrique est couplée au système de transmission du véhicule pour faire office de génératrice d'énergie électrique. Le calculateur détermine de nouveau la position du manchon 48, 50. Si le manchon ne recouvre pas les parties respectives 20a, 22a et 20b, 22b, alors le calculateur active les actionneurs pour translater les manchons 48, 50, de sorte à craboter la machine 14 électrique. Dans un mode de réalisation de l'invention, l'actionneur permettant de translater le manchon d'une position de couplage de la machine électrique à une position de crabotage de cette dernière, est un actionneur électromagnétique. Dans une variante de réalisation de l'invention, l'actionneur est de type pneumatique. Dans une autre variante, l'actionneur est du type hydraulique. Dans un autre mode de réalisation de l'invention, le manchon est remplacé par une bague cannelée apte à venir se craboter sur les parties 20a, 22a et 20b, 22b cannelées de l'arbre de transmission 20, 22. Dans un mode de réalisation de l'invention, le couplage du manchon ou de la bague est prévu pour une translation du manchon ou de la bague du côté du réducteur. En variante, cette translation est effectuée du côté de la roue. Dans un perfectionnement de l'invention, il est prévu l'ajout d'un dispositif de verrouillage de la position du manchon de sorte à pouvoir se libérer de la force d'actionnement une fois la bague ou le manchon en place et verrouillé. REVENDICATIONS1-Dispositif de couplage d'une machine (14) électrique d'un système de transmission d'un véhicule automobile comportant une traction électrique et une traction thermique, ledit dispositif comportant un arbre de transmission, reliant un réducteur de la machine (14) électrique à une roue (24, 26), caractérisé en ce que, l'arbre (20, 22) de transmission comporte une première partie (20a, 22a) et une deuxième partie (20b, 22b) libres uniquement en rotation l'une par rapport à l'autre suivant un axe formé par ledit arbre (20, 22), et en ce qu'il comporte en outre un moyen de solidarisation (48, 50) apte à coulisser sur l'arbre (20, 22) de transmission, de sorte à solidariser les deux parties et permettre le passage du couple du réducteur vers la roue associée à l'arbre (20, 22) de transmission. 2-Dispositif selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de solidarisation comporte une surface intérieure cannelée. 3-Dispositif selon la revendication 2, caractérisé en ce que les extrémités (32a, 34a, 32b, 34b) sont cannelées configurées de sorte que lorsque le moyen de solidarisation (48, 50) les recouvre, la première partie (20a, 22a) et la deuxième partie (20b, 22b) sont solidarisées et forment un arbre (20, 22) rigide apte à transmettre un couple issu de la machine (14) électrique aux roues (24, 26). 4-Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moyen de solidarisation est translaté sur l'arbre (20, 22) par l'intermédiaire d'un actionneur commandé par un calculateur de supervision du véhicule (12). 5-Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'actionneur est pneumatique. 6-Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'actionneur est électromagnétique. 7-Dispositif selon la revendication 4, caractérisé en ce que l'actionneur est hydraulique. 8-Dispositif selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en 35 ce que le moyen de solidarisation (48, 50) est un manchon. 9-Dispositif selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce que le moyen de solidarisation (48, 50) est une bague. 10-Procédé de fonctionnement d'un dispositif de crabotage selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que lorsque 5 le véhicule est en mode de roulage thermique uniquement, - on coupe l'alimentation en énergie de la machine électrique - on détermine au moyen de capteurs la position des manchons (48, 50), - lorsque les moyens de solidarisation (48, 50) recouvrent à la fois la 10 première (20a, 22a) et la deuxième (20b, 22b) partie, alors on active les actionneurs pour translater les moyens de solidarisation (48, 50), de sorte à décraboter la machine (14) électrique du système (10) de transmission. 11-Procédé selon la revendication 10, caractérisé en ce que lorsque la machine (14) électrique doit être craboté au système(10) de transmission 15 - on détermine au moyen de capteurs la position du moyen de solidarisation (48, 50), - lorsque le moyen de solidarisation (48, 50) ne recouvre pas la première (20a, 22a) et la deuxième (20b, 22b) partie, alors on active les actionneurs pour translater les moyens de solidarisation (48, 50), de sorte à 20 craboter la machine (14) électrique au système (10) de transmission du véhicule (12).