Brevet FR2965225A1 — publié le 20120330

VEHICULE HYBRIDE COMPORTANT UN GROUPE MOTOPROPULSEUR ET UNE MOTORISATION ELECTRIQUE La présente invention concerne un véhicule hybride comportant un moteur thermique constituant une motorisation principale, et une motorisation électrique complémentaire, elle concerne aussi une transmission pour un tel véhicule hybride. Un type de véhicule hybride connu comporte un groupe motopropulseur comprenant un moteur thermique relié à une transmission, disposé à l'avant du véhicule pour entraîner les roues avant, constituant la motorisation principale de ce véhicule, et une motorisation électrique comprenant une machine électrique, installée sur le train arrière et entraînant les roues arrière. Les véhicules hybrides permettent notamment de récupérer de l'énergie pour la stocker dans des batteries pendant les phases de ralentissement du véhicule, et de délivrer une puissance sur les roues arrière, notamment pour réaliser un mode de roulage en traction électrique pure sans émission de gaz polluant, appelé mode « ZEV », ou pour fournir au moteur thermique un complément de puissance. On peut ainsi optimiser le fonctionnement du moteur thermique et réduire sa consommation. Un tel type de véhicule hybride, présenté notamment par le document GB-A-2053106, permet à partir d'un véhicule conventionnel comprenant une unique motorisation disposée à l'avant, reliée à une transmission conventionnelle disposant de plusieurs rapports de marche avant et d'au moins un rapport de marche arrière, de réaliser une hybridation de ce véhicule en modifiant seulement le train arrière pour y adapter la motorisation électrique. La transmission peut être réalisée suivant différents principes connus, comprenant notamment des boîtes de vitesses manuelles ou pilotées, des transmissions automatiques comportant des trains planétaires, ou des transmissions à variation continue. On peut ainsi utiliser un groupe motopropulseur standard généralement installé sur des véhicules conventionnels comprenant cette unique motorisation, qui est produit en grande série, ce qui peut procurer des prix de revient bas et un bon niveau de fiabilité. De plus le véhicule est peu modifié, le train avant peut être entièrement conservé, seul le train arrière doit être adapté pour ajouter la motorisation électrique. La motorisation électrique du train arrière peut tourner dans les deux sens suivant son pilotage, on peut ainsi appliquer dans certaines conditions d'utilisation, un couple de marche arrière sur les roues arrière, qui vient en complément de celui délivré par l'engagement du rapport de marche arrière de la transmission du groupe motopropulseur. Un problème qui se pose pour ce type de véhicule, est que le dispositif de marche arrière de la transmission du groupe motopropulseur, comprenant généralement des pignons et des arbres réalisant une inversion du sens de marche, et un système de commande de ces pignons, peut générer des bruits lorsqu'il est soumis aux vibrations produites par le moteur thermique, dans certaines conditions de fonctionnement. La présente invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients de la technique antérieure, et de proposer un moyen simple et efficace pour réaliser une marche arrière sur des véhicules hybrides. Elle propose à cet effet un véhicule hybride comportant un groupe motopropulseur comprenant un moteur thermique relié à une transmission qui entraîne les roues avant du véhicule, et une motorisation électrique équipée d'un moyen de contrôle, comprenant une machine électrique entraînant les roues arrière de ce véhicule, caractérisé en ce que la transmission comporte uniquement des rapports de marche avant, et en ce que le poste de conduite dispose d'une commande de marche arrière du véhicule, agissant sur le moyen de contrôle de la motorisation électrique pour délivrer sur les roues arrière un couple qui entraîne ce véhicule en marche arrière. Un avantage du véhicule hybride selon l'invention, est que la transmission comportant uniquement des rapports de marche avant, la marche arrière étant mise en oeuvre par la motorisation électrique, on peut en supprimant les composants de marche arrière d'une transmission standard qui comporte habituellement ces composants, rendre moins sensible cette transmission aux excitations générées par le moteur thermique, et limiter les bruits. On peut de plus réduire la masse de cette transmission ainsi que son coût. Le véhicule hybride selon l'invention peut en outre comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles. Selon un mode de réalisation, la transmission est une boîte de vitesses pilotée comprenant des couples de pignons réalisant des rapports de vitesse de marche avant, chaque couple comprenant un pignon libre qui peut être lié à son arbre par un synchroniseur. Avantageusement, la boîte de vitesses pilotée comprend un arbre primaire et un unique arbre secondaire, qui peuvent être reliés entre eux par les différents couples de pignons. En particulier, la boîte de vitesses pilotée peut comporter six couples de pignons, réalisant six rapports de vitesse de marche avant. Avantageusement, les carters de la boîte de vitesses pilotée comportent un espace intérieur permettant de recevoir dans certaines applications adaptées pour des véhicules conventionnels, un deuxième arbre secondaire qui supporte un pignon de marche arrière. Avantageusement, la transmission est reliée au moteur thermique par un embrayage d'entrée, ce moteur comportant un volant rigide à simple masse fixé sur son vilebrequin, qui entraîne l'embrayage. L'invention a aussi pour objet une boîte de vitesses pilotée prévue pour un véhicule hybride comportant l'une quelconque des caractéristiques précédentes. L'invention sera mieux comprise et d'autres caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après donnée à titre d'exemple et de manière non limitative, en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est un schéma d'un véhicule hybride selon l'invention ; et - la figure 2 est un schéma d'une boîte de vitesses pilotée comprenant un rapport de marche arrière, qui peut être utilisée comme base pour réaliser la transmission du véhicule hybride. La figure 1 présente un véhicule hybride 1 comprenant du côté avant indiqué par une flèche marquée AV, un groupe motopropulseur comportant un moteur thermique 2 relié à une transmission 4 comportant uniquement des rapports de marche avant, qui entraîne par des arbres de roue 6 les roues avant 8 de ce véhicule. Le train arrière du véhicule hybride 1 comprend une motorisation électrique 10, comportant une machine électrique 12 reliée à un réducteur de vitesse 14 qui entraîne par des arbres de roue 16, les roues arrière 18 de ce véhicule. La motorisation électrique 10 est pilotée par un système de contrôle 24 recevant un courant électrique venant de batteries, pour travailler soit en moteur en consommant de l'énergie de ces batteries pour délivrer un couple moteur sur les roues arrière 18, soit en génératrice pour générer un courant de recharge des batteries à partir de l'énergie cinétique du véhicule. Le conducteur dispose au niveau du poste de conduite 20, d'une commande de marche arrière 22 qu'il peut activer. La commande de marche arrière 22 agit sur le système de contrôle 24 de la motorisation électrique 10, pour réaliser une rotation de la machine électrique 12 et délivrer un couple sur les roues arrière 18, qui entraîne le véhicule en marche arrière. L'entraînement du véhicule en marche arrière par le système de contrôle 24, après une activation par le conducteur de la commande de marche arrière 22, peut être soumis à des conditions sur l'état du véhicule pour assurer le confort et la sécurité lors des mouvements de ce véhicule. Le groupe motopropulseur ainsi que l'ensemble du train avant du véhicule hybride 1, sont des composants standard provenant de véhicules conventionnels disposant de cette unique motorisation et généralement produits en grande série, ce qui permet d'utiliser des composants réalisés de manière économique. De plus ces composants peuvent bénéficier d'une mise au point plus importante et d'une meilleure fiabilité. Seule la partie arrière du véhicule est modifiée, pour recevoir un train arrière équipé de la motorisation électrique 10. Avantageusement, le train arrière comporte une motorisation électrique 10 centrale, comprenant un différentiel disposé dans le réducteur de vitesse 14, qui entraîne les deux roues arrière 18 par les arbres de roue 16. Ce type de motorisation électrique 10 permet de prévoir un sous-ensemble qui se monte facilement sur le véhicule, et nécessite peu de modifications. La transmission 4 est réalisée à partir d'une transmission d'un véhicule conventionnel, disposant de rapports de marche avant et d'au moins un rapport de marche arrière, sur laquelle les composants spécifiques pour réaliser ce rapport de marche arrière ont été retirés. La figure 2 présente un type de boîte de vitesses pilotée 31 connu, utilisé pour des véhicules conventionnels comprenant une unique motorisation disposant d'un moteur thermique, et réalisé en grande série. La boîte de vitesses pilotée 31 comporte un embrayage d'entrée 30, qui relie le moteur thermique 2 à un arbre primaire 32 de cette boîte de vitesses. L'embrayage d'entrée 30 est fixé sur un volant d'inertie à double masse 62 monté sur le vilebrequin du moteur 2, qui comporte entre ses deux masses des ressorts amortisseurs 64 pour filtrer les vibrations générées par ce moteur. L'arbre primaire 32 comporte une série de pignons menant 34, qui engrènent chacun avec un pignon mené 36 d'un arbre secondaire 38 disposé parallèlement à l'arbre primaire. Pour simplifier le dessin de la figure 2, seulement quatre pignons menant 34 et mené 36 sont représentés, alors que ce type de boîte de vitesses en comporte généralement six. Un des pignons de chaque couple de pignons menant 34 et mené 36 est fixe, l'autre pignon est libre en rotation, et peut être lié à son arbre par un dispositif de synchronisation 40. Chaque couple de pignons menant 32 et mené 34, réalise un rapport de vitesse de marche avant entraînant l'arbre secondaire 38 à une vitesse différente. L'arbre secondaire 38 comporte un pignon de sortie 42 engrenant avec la couronne 44 d'un différentiel 46, qui entraîne les roues avant du véhicule en répartissant le mouvement entre ces deux roues avant. La boîte de vitesses pilotée 31 comporte de plus un deuxième arbre secondaire 50 parallèle au premier arbre secondaire 38, comportant un pignon de sortie 54 engrenant avec la couronne 44 du différentiel 46. Le deuxième arbre secondaire 50 dédié pour le rapport de marche arrière, comporte un pignon libre en rotation 52 qui peut être lié à l'arbre par un dispositif de synchronisation 56. Le pignon libre 52 reçoit le mouvement de l'arbre primaire 32 par un pignon mené 36 du premier arbre secondaire 38, constituant un pignon intermédiaire avec lequel il engrène, puis le transmet quand il est engagé au deuxième arbre secondaire 50, qui le transmet à son tour par le pignon de sortie 54 au différentiel 46 avec une inversion du sens de rotation procurée par l'engrènement supplémentaire, ce qui réalise un rapport de marche arrière. La boîte de vitesses pilotée 31 comporte un calculateur de gestion qui gère les différents actionnements de l'embrayage 30 et des synchroniseurs 40, 56, de manière à réaliser un fonctionnement entièrement automatisé. La boîte de vitesses pilotée 31 peut avantageusement être utilisée pour équiper le véhicule hybride 1, en retirant le deuxième arbre secondaire 50 complet avec son pignon libre 50 et ses équipements, et la commande du synchroniseur 56 de ce pignon libre. On réalise ainsi de manière économique une boîte de vitesses pilotée comprenant uniquement des rapports de marche avant, les carters de cette boîte de vitesses comportant un espace intérieur permettant de recevoir suivant les applications le deuxième arbre secondaire 50. Cette boîte de vitesses est simplifiée, elle est économique et sa masse est réduite. De plus la boîte de vitesses pilotée ne comportant pas de deuxième arbre secondaire 50, est moins sensible aux vibrations transmises par le moteur thermique 2, qui génèrent des bruits. On peut dans certains cas remplacer le volant d'inertie à double masse 62 par un volant rigide à simple masse, qui est plus économique, possède une durée de vie plus importante, et comporte une masse ainsi qu'une inertie qui est réduite. La boîte de vitesses pilotée 31 sans deuxième arbre secondaire 50, constitue avec un train arrière comportant une motorisation électrique 10, une combinaison avantageuse permettant de réaliser de manière simple un véhicule hybride. En variante, le véhicule hybride pourrait comporter un autre type de transmission, comme par exemple une boîte de vitesses à double 15 embrayage comportant seulement des rapports de marche avant. REVENDICATIONS1 - Véhicule hybride comportant un groupe motopropulseur comprenant un moteur thermique (2) relié à une transmission (4) qui entraîne les roues avant (8) du véhicule, et une motorisation électrique (10) équipée d'un moyen de contrôle (24), comprenant une machine électrique (12) entraînant les roues arrière (18) de ce véhicule, caractérisé en ce que la transmission (4) comporte uniquement des rapports de marche avant, et en ce que le poste de conduite (20) dispose d'une commande de marche arrière (22) du véhicule (1), agissant sur le moyen de contrôle (24) de la motorisation électrique (10), pour délivrer sur les roues arrière un couple qui entraîne ce véhicule en marche arrière. 2 - Véhicule hybride suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la transmission (4) est une boîte de vitesses pilotée (31), comprenant des couples de pignons (34, 36) réalisant des rapports de vitesse de marche avant, chaque couple comprenant un pignon libre qui peut être lié à son arbre par un synchroniseur (40). 3 - Véhicule hybride suivant la revendication 2, caractérisé en ce que la boîte de vitesses pilotée (31) comprend un arbre primaire (32) et un unique arbre secondaire (38), qui peuvent être reliés entre eux par les différents couples de pignons (34, 36). 4 - Véhicule hybride suivant la revendication 3, caractérisé en ce que la boîte de vitesses pilotée (31) comporte six couples de pignons (34, 36), réalisant six rapports de vitesse de marche avant. 5 - Véhicule hybride suivant l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce que les carters de la boîte de vitesses pilotée (31), comportent un espace intérieur permettant de recevoir dans certaines applications adaptées pour des véhicules conventionnels, un deuxième arbre secondaire (50) qui supporte un pignon de marche arrière (52). 6 - Véhicule hybride suivant l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la transmission (4) est reliée au moteurthermique (2) par un embrayage d'entrée (30), ce moteur comportant un volant rigide à simple masse fixé sur son vilebrequin, qui entraîne l'embrayage. 7 - Boîte de vitesses pilotée (31), caractérisé en ce qu'elle est prévue 5 pour un véhicule hybride (1) réalisé suivant l'une quelconque des revendications précédentes.