Brevet FR2986746A1 — publié le 20130816

- 1 - TRANSMISSION HYBRIDE POUR VEHICULE AUTOMOBILE AVEC ENTRAINEMENT DU COMPRESSEUR DE CLIMATISATION La présente invention se rapporte au domaine des 5 transmissions hybrides pour véhicules automobiles comportant d'une part un moteur thermique d'entraînement, et d'autre part une machine électrique. Plus précisément, elle a pour objet une transmission hybride pour véhicule automobile muni d'un moteur thermique 10 et d'une machine électrique d'entraînement comportant deux arbres primaires concentriques portant chacun au moins un pignon de descente sur un arbre secondaire relié aux roues du véhicule, et un moyen de couplage entre les deux arbres primaires pouvant occuper plusieurs positions. 15 En l'absence de dispositions particulières, ce type de transmission hybride ne permet pas d'entraîner le compresseur de climatisation du véhicule, qui doit alors disposer de son propre système d'entraînement électrique. Par la publication GB 2 383 313, on connaît une 20 transmission hybride, dont la chaîne cinématique présente un mécanisme débrayable à partir de chaîne principale de transmission, pour l'entraînement un accessoire, tel qu'un compresseur de climatisation. Toutefois, cette transmission ne comporte qu'un seul 25 arbre primaire relié simultanément au moteur thermique et à la machine électrique. Elle ne permet donc pas d'entraîner le compresseur par la machine électrique indépendamment du moteur thermique. Son intérêt est donc limité. En particulier, elle ne permet pas d'assurer l'entraînement du 30 compresseur lorsque le moteur thermique est coupé, que ce soit dans un mode électrique ou hybride ou à l'arrêt, dans un mode thermique associé à une fonction de redémarrage automatique du type « stop and start ». La présente invention vise à assurer l'entraînement 35 du véhicule, dans tous les modes de fonctionnement, - 2 - électrique pur, thermique, hybride, ou encore recharge de batterie par le moteur thermique. Dans ce but, elle propose que l'arbre primaire couplé à la machine électrique, soit également couplé à un 5 compresseur de climatisation débrayable. De préférence, le moteur thermique est lié à un arbre primaire plein, et la machine électrique et le compresseur sont liés à un arbre primaire creux, et le compresseur de climatisation est entraîné par un arbre de renvoi qui est 10 supporté par des roulements par le carter de la transmission. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront clairement à la lecture de la description suivante d'un mode de réalisation non limitatif 15 de celle-ci, en se reportant aux dessins annexés, sur lesquels : - la figure 1 est un schéma d'architecture de la transmission proposée, - la figure 2 illustre l'entraînement du compresseur en 20 mode électrique, - la figure 3 illustre l'entraînement du compresseur par la machine électrique en mode hybride, - la figure 4 illustre l'entraînement du compresseur par le moteur thermique en mode hybride, 25 - la figure 5 illustre l'entraînement du compresseur en mode thermique, et - la figure 6 illustre l'entraînement du compresseur en mode stop La transmission illustrée par les figures comporte un 30 arbre primaire plein 1 connecté directement par l'intermédiaire d'un système de filtration (moyeu amortisseur, « damper », double volant ou autre) 2, au volant d'inertie 3 d'un moteur thermique (non représenté). L'arbre plein 1 porte un pignon fou 4 pouvant être connecté 35 avec celui-ci par un premier système de couplage 5 (crabot, - 3 - synchroniseur, ou autre type de coupleur progressif ou non). Un arbre primaire creux 6 est relié au rotor d'une machine électrique 7, de préférence (mais non obligatoirement) de type machine type axial discoïde. D'autres types de machine électrique sont également utilisables, par exemple des machines radiales, à aimant ou à bobine d'excitation, ou des machines à réluctance. L'arbre creux 6 porte deux pignons fixes 8, 9. L'arbre creux 6 peut être relié à l'arbre primaire plein 1 par intermédiaire du système de couplage 5. Un arbre secondaire 10 porte deux pignons fous 11 et 12. On peut relier les pignons fous 11, 12 à l'arbre secondaire par l'intermédiaire d'un deuxième système de couplage 13 (crabot, synchroniseur, ou autre type de coupleur progressif ou non). L'arbre secondaire 10 porte également un pignon fixe 14 et un pignon de descente 15 vers un différentiel 16 relié aux roues (non représentées) du véhicule. L'arbre primaire creux 6, couplé à la machine électrique est également couplé à un compresseur de climatisation débrayable 17 par un arbre de renvoi 18 qui est supporté par des roulements 19 par le carter 21 de la transmission. L'arbre de renvoi 18 est entraîné par l'arbre primaire creux 6, à partir d'un pignon de renvoi 22 de celui-ci. La liaison mécanique entre ce dernier et l'arbre de renvoi 18 est assurée par exemple par une chaîne 23, ou un engrenage. L'entraînement du compresseur 17 peut être interrompu par un embrayage de coupure 24 logé par exemple à l'intérieur du carter 17a du compresseur 17. Dans une variante de l'invention (non représentée), l'embrayage de coupure peut être disposé sur l'arbre d'entraînement 18 à l'extérieur du carter de compresseur 17a. Le premier moyen de couplage 5 peut occuper au moins trois positions dans lesquelles : - 4 - - le moteur thermique est découplé de la chaîne cinématique (position 1 illustrée par les figures 1, 2 et 6), - le moteur thermique entraîne les roues (position 2 5 illustrée par la figure 5), et - le moteur thermique et la machine électrique 7 sont couplés de manière à additionner en direction des roues leurs couples respectifs (position 3 illustrée par les figures 3 et 4). 10 Les sources d'énergies, thermique et électrique, peuvent ainsi se cumuler dans un mode dit hybride, ou être utilisées séparément, soit dans un « mode thermique pur » où la machine électrique ne fournit pas de couple à la chaîne de traction, soit dans un mode « électrique pur », 15 où le moteur thermique ne fournit pas de couple à la chaîne de traction. Il est également possible de lancer le moteur thermique à l'arrêt ou en roulage, en utilisant la machine électrique comme démarreur, ou d'utiliser la machine électrique en générateur de courant, pour charger les 20 batteries. Sur la figure 2, le premier moyen de couplage 5 est en position 1, et le deuxième moyen de couplage engage le pignon fou du rapport le plus court sur l'arbre secondaire 10. La transmission est en mode électrique, sur le premier 25 rapport de marche avant. Le compresseur est entraîné directement par la machine électrique 7. Il en est de même sur le deuxième rapport de marche avant (non représenté) où le deuxième moyen de couplage lie en rotation le pignon de deuxième 11, avec l'arbre secondaire 10. 30 En mode hybride, le premier moyen de couplage 5 est en position 3. Le moteur thermique et la machine électrique 7 sont liés à la roue. Le compresseur 17 peut être entraîné par la machine électrique 7, comme sur la figure 2, ou par le moteur thermique. Sur les figures 3 et 4, la position du 35 deuxième moyen de couplage 13 est celle du rapport le plus - 5 - court, la transmission est sur le premier rapport. Le compresseur peut être entraîné dans les mêmes conditions lorsque le deuxième moyen de couplage change de position pour engager le deuxième rapport. En mode thermique (cf. figure 5), le premier moyen de couplage 5 est en positon 2. Seul le moteur thermique est couplé à la roue, sur le troisième rapport. Le compresseur 17 est entraîné par la machine électrique, indépendamment du moteur thermique. Le deuxième moyen de couplage 13 est alors en position 1. Enfin, en mode stop, c'est-à-dire véhicule arrêté avec le moteur thermique coupé, le compresseur 17 est entraîné par la machine électrique. Le compresseur 17 peut ainsi être entraîné directement par la machine électrique 7 en mode électrique, en mode hybride ou en mode thermique, y compris lorsque le véhicule est immobilisé avec le moteur thermique à l'arrêt. Il peut être entraîné par le moteur thermique ou par la machine électrique lorsque le véhicule est en mode hybride. Grâce aux deux pignons de descente 8, 9 du primaire creux 6 sur des pignons fous 12, 11 qui peuvent être couplés sur l'arbre secondaire 10, pour obtenir deux premiers rapports de la transmission, le compresseur peut être entraîné par le moteur thermique ou par la machine électrique sur ces deux premiers rapports. En conclusion, la présente invention permet de réduire le coût du système de climatisation en remplaçant le compresseur électrique par un compresseur mécanique. Le fait que le compresseur de climatisation soit couplé à l'arbre de la machine électrique, permet notamment : - d'entraîner le compresseur directement par la machine en mode électrique, - d'entraîner le compresseur par la machine électrique ou par le moteur thermique en mode hybride, - 6 - - d'entraîner le compresseur par la machine électrique indépendamment du moteur thermique en mode thermique (seul le moteur thermique couplé à la roue), ou - d'entraîner le compresseur par la machine 5 électrique en mode stop. Le compresseur de climatisation peut être à cylindrée fixe ou variable, mais il doit toujours être équipé d'un embrayage, pour le découpler en cas de non utilisation et en marche arrière (assurée par la machine électrique). 10 L'architecture proposée assure un degré de liberté pour le pilotage du compresseur mécanique, selon le mode d'entraînement du véhicule : - en mode électrique : le système de climatisation peut fonctionner en tout ou rien grâce à l'utilisation de 15 l'embrayage, le compresseur subissant le régime de la machine électrique, - en mode hybride, le système de climatisation fonctionne en tout ou rien grâce à l'utilisation de l'embrayage, le compresseur subissant le régime commun des 20 arbres primaires résultant de la répartition énergétique entre la machine électrique, le moteur thermique et les roues, - en mode thermique et en mode stop, le système de contrôle pilotera le régime de la machine pour que le 25 compresseur fonctionne dans ses conditions optimales. En conclusion, le choix de d'entraîner le compresseur par le moteur thermique ou par la machine électrique en mode hybride est subi par le système de contrôle de la boucle de climatisation du véhicule en fonction de la 30 puissance mécanique consommée dans l'un ou l'autre cas. Le régime de la machine électrique peut aussi être piloté pour optimiser le fonctionnement du compresseur en mode thermique et en mode stop. REVENDICATIONS1. Transmission hybride pour véhicule automobile, comportant deux arbres primaires (1, 6) concentriques 5 reliés respectivement au moteur thermique et à une machine électrique (7) d'entraînement du véhicule portant chacun au moins un pignon de descente (4, 8, 9) sur un arbre secondaire (10) relié aux roues du véhicule, et un moyen de couplage (5) entre les deux arbres primaires (1, 6) pouvant 10 occuper au moins trois positions, caractérisée en ce que l'arbre primaire couplé à la machine électrique est également couplé à un compresseur de climatisation (17) débrayable. 2. Transmission hybride selon la revendication 1, 15 caractérisée en ce que le moteur thermique est lié à un arbre primaire plein (1) et en ce que la machine électrique (7) et le compresseur (17) sont liés à un arbre primaire creux (6). 3. Transmission hybride selon la revendication 1 ou 20 2, caractérisée en ce que le compresseur de climatisation (17) est entraîné par un arbre de renvoi (18) qui est supporté par des roulements (19) par le carter (21) de la transmission. 4. Transmission hybride selon la revendication 2 ou 25 3, caractérisée en ce que l'arbre de renvoi (18) est entraîné par l'arbre primaire creux (6), à partir d'un pignon de renvoi (22) de celui-ci. 5. Transmission hybride selon la revendication 4, caractérisée en ce que la liaison entre le pignon de renvoi 30 (22) de l'arbre primaire creux (6) et l'arbre de renvoi (18) est assurée par une chaîne (23). 6. Transmission hybride selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'entraînement du compresseur (17) peut être interrompu par- 8 un embrayage de coupure (24) logé à l'intérieur du carter (17a) du compresseur (17). 7. Transmission hybride selon l'une des revendications 1 à 6, caractérisée en ce que l'entraînement du compresseur (17) peut être interrompu par un embrayage de coupure (24) disposé sur l'arbre d'entraînement (18) à l'extérieur du carter de compresseur (17a). 8. Transmission hybride selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le compresseur (17) est entraîné directement par la machine électrique (7) en mode électrique, en mode hybride ou en mode thermique, y compris lorsque le véhicule est immobilisé avec le moteur thermique à l'arrêt. 9. Transmission hybride selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le compresseur (17) peut être entraîné par le moteur thermique ou par la machine électrique (7) lorsque la transmission est en mode hybride. 10. Transmission hybride selon l'une des revendications 2 à 9 comportant deux pignons de descente (8, 9) du primaire creux (6) sur des pignons fous (12, 11) pouvant être couplés sur l'arbre secondaire (10), pour obtenir deux premiers rapports de transmission, caractérisée en ce que le compresseur (17) peut être entraîné par le moteur thermique ou par la machine électrique (7) sur ces deux premiers rapports.