Brevet FR2981614A1 — publié le 20130426

-1- Véhicule à fraction électrique [0001] La présente invention concerne les véhicules automobiles à fraction électrique, en particulier leur chaîne de traction. [0002] Dans ce domaine, on connaît un certain nombre de propositions comme celles des documents EP 0878332, EP 1630026, WO 2006/032669, US 2007/0257570, WO 2007/083209 ou WO 2009/124892. [0003] Un problème avec la traction électrique est celui du choix de la démultiplication, c'est à dire du choix du rapport de transmission entre la vitesse de rotation de la machine électrique et celle de la roue du véhicule. On a parfois proposé d'utiliser un système de changement de rapport à deux ou plusieurs rapports comme c'est d'usage sur les véhicules à moteur thermique mais dans leur grande majorité, les systèmes de traction électrique utilisent un rapport unique et fixe. Le choix de la valeur de ce rapport est alors un compromis qui doit prendre en compte des performances antagonistes comme la capacité d'accélération à basse vitesse et la capacité à atteindre une vitesse maximale suffisante mais aussi des contraintes de conception mécanique comme le poids, l'encombrement ou les pertes de rendement dues aux moyens de réduction (engrenages par exemple). Il s'avère qu'un tel compromis est rarement satisfaisant puisqu'en particulier une partie du potentiel d'accélération doit être sacrifié au profit de la vitesse maximale et vice-versa. [0004] L'invention a donc pour objectif de résoudre ce problème. [0005] L'invention propose pour cela un véhicule automobile comprenant des moyens de fraction électrique agissant sur au moins deux roues de deux essieux différents, les moyens de fraction électrique comprenant un machine électrique et une transmission définissant un rapport de transmission fixe entre la vitesse de rotation de la machine électrique et la vitesse de rotation de la roue, une première transmission pour au moins une des roues d'un premier essieu définissant un premier rapport de transmission et une deuxième transmission pour au moins une des roues d'un deuxième essieu définissant un deuxième rapport de transmission, la première transmission comprenant des moyens de couplage/découplage aptes à adopter une position de couplage dans laquelle la -2- rotation de la machine électrique est couplée à la rotation de la roue et une position de découplage dans laquelle la rotation de la machine électrique est découplée de la rotation de la roue, la première transmission étant systématiquement découplée au-delà d'une vitesse de découplage, la deuxième transmission étant couplée en permanence, ledit véhicule étant capable d'une vitesse maximale, le rapport entre la vitesse maximale et la vitesse de découplage étant supérieur à 1.6. [0006] On comprend que l'on combine selon l'invention les avantages d'une chaîne de traction électrique ayant de bonnes performances d'accélération à basse vitesse avec ceux d'une chaîne de traction permettant une vitesse maximale élevée sans utiliser de dispositif de changement de rapport. [0007] De préférence, le rapport entre la vitesse maximale et la vitesse de découplage est supérieur à 2. [0008] De préférence encore, chaque roue du premier essieu est entraînée par une transmission définissant le premier rapport de transmission et chaque roue du deuxième essieu est entraînée par une transmission définissant le deuxième rapport de transmission. [0009] De préférence encore, le premier essieu est situé à l'arrière du véhicule par rapport au deuxième essieu. [0010] De préférence encore, chaque roue du premier essieu est entraînée par une machine électrique indépendante. [0011] De préférence encore, chaque roue du deuxième essieu est également entraînée par une machine électrique indépendante. [0012] Selon une variante de l'invention, les roues du deuxième essieu sont entraînées par une machine électrique commune. [0013] Selon une autre variante de de l'invention, le véhicule comportant quatre roues, les premier et deuxième essieux comprennent chacun une roue dont la transmission définit un premier rapport de transmission et une roue dont la transmission définit un -3- deuxième rapport de transmission, les roues dont la transmission définit un premier rapport de transmission étant disposées en diagonale par rapport au véhicule. [0014] De préférence, les moyens de couplage/découplage comprennent un mécanisme à crabot et baladeur. [0015] De préférence encore, le baladeur est coaxial à l'axe de la roue. [0016] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront grâce à la description de modes préférés de réalisation. Les figures représentent respectivement: - Figure 1 : vue schématique de dessus d'un véhicule selon un premier mode de réalisation de l'invention. - Figure 2 : vue schématique de dessus d'un véhicule selon un deuxième mode de réalisation de l'invention. - Figure 3 : vue d'un moyeu motorisé utilisable dans le véhicule selon la figure 2. - Figure 4 : vue schématique de dessus d'un véhicule selon un troisième mode de réalisation de l'invention. - Figure 5 : vue schématique de dessus d'un véhicule selon un quatrième mode de réalisation de l'invention. - Figure 6 : vue schématique de dessus d'un véhicule selon un cinquième mode de réalisation de l'invention. [0017] Sur les différentes figures, les éléments identiques ou similaires portent les mêmes références. Leur description n'est donc pas systématiquement reprise. [0018] A la figure 1, on voit un véhicule 1 comportant un essieu avant 2 et un essieu arrière 3. L'essieu avant comporte une roue avant gauche 21 et une roue avant droite 22. L'essieu arrière comporte une roue arrière gauche 23 et une roue arrière droite 24. Chaque essieu est entraîné par une machine électrique (41, 42) par l'intermédiaire d'une transmission (31, 32). L'ensemble de ces moyens de fraction permettent au véhicule d'accélérer depuis l'arrêt complet et jusqu'à sa vitesse maximale (Vmax). Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, la transmission 32 des roues arrière comportent des moyens de couplage/découplage afin d'être systématiquement découplées au-delà d'une vitesse de découplage, cette vitesse de découplage étant nettement inférieure à la vitesse -4- maximale (Vmax) du véhicule. La vitesse de découplage peut par exemple être égale à la moitié de la Vmax Ainsi, le rapport de transmission de l'essieu arrière peut être choisi de manière à favoriser les accélérations à basse vitesse. Une fois la vitesse de découplage atteinte et l'essieu arrière découplé, toute la puissance électrique est disponible pour l'essieu avant dont la transmission permet au véhicule d'atteindre sa vitesse maximale (Vmax). De préférence, l'essieu avant ne comprend pas de moyens de couplage/découplage, c'est à dire qu'il est couplé en permanence. Sa machine électrique participe aux phases d'accélération surtout lorsque la demande d'accélération n'est pas maximale. Le fait que l'essieu avant soit couplé en permanence permet en outre qu'il soit toujours disponible pour assurer un freinage récupératif efficace. [0019] Par exemple, pour le cas particulier où les machines électriques avant et arrière ont des caractéristiques identiques, on comprend que selon l'invention le rapport de transmission de l'essieu arrière sera plus élevé que celui de l'essieu avant afin que la machine électrique arrière 42 puisse développer sa puissance à plus basse vitesse avant d'être découplée lorsque le véhicule atteint la vitesse de découplage. [0020] A la figure 2, on voit un véhicule 11 dont les essieux avant 2 et arrière 3 comportent des roues (21, 22, 23, 24) entraînées chacune par une machine électrique (43, 44, 45, 46) indépendante par l'intermédiaire de transmissions (33, 34, 35, 36) indépendantes. L'ensemble de ces moyens de fraction permet au véhicule d'atteindre sa vitesse maximale (Vmax). Selon un mode de réalisation préféré de l'invention, les transmissions des roues arrière comportent des moyens de couplage/découplage afin d'être systématiquement découplées au-delà de la vitesse de découplage Ainsi, le rapport de transmission de l'essieu arrière peut être choisi de manière à favoriser les accélérations à basse vitesse. De préférence, les transmissions (33, 34) de l'essieu avant ne comprennent pas de moyens de couplage/découplage, c'est à dire qu'elles sont couplées en permanence. Leurs machines électriques (43, 44) participent aux phases d'accélération surtout lorsque la demande d'accélération n'est pas maximale. Le fait que l'essieu avant soit couplé en permanence permet en outre qu'il soit toujours disponible pour assurer un freinage récupératif efficace. -5- [0021] Les moyens de tractions des roues arrière selon le mode de réalisation de la figure 2 sont de préférence des moyeux motorisés tels que décrits dans la demande internationale WO 2011/073320. On a représenté un tel moyeu motorisé à la figure 3. Sur cette figure, le moyeu motorisé 6 comprend une machine électrique 45, une transmission 35 et des moyens de couplage/découplage 55. Les moyens de couplage/découplage comprennent un mécanisme à crabot et baladeur, le baladeur étant coaxial à l'axe du moyeu et donc de la roue. [0022] Les moyens de fractions des roues avant peuvent être similaires malgré l'absence des moyens de couplage/découplage. [0023] Une variante intéressante de la configuration décrite ci-dessus en référence aux figures 2 et 3 est une configuration dans laquelle les transmissions à rapport de transmission élevé et dotées de moyens de couplage/découplage ne sont plus celles des deux roues arrière mais celles de deux roues disposées en diagonale par rapport au véhicule, c'est à dire par exemple celles de la roue avant gauche 21 et de la roue arrière droite 24. Les deux autres roues (avant droite 22 et arrière gauche 23) sont alors couplées en permanence et assurent seules la traction au-delà de la vitesse de découplage et jusqu'à la vitesse maximale du véhicule. [0024] La figure 4 représente un véhicule 12 combinant un essieu avant à machine électrique commune selon la figure 1 et l'essieu arrière à machines électriques indépendantes selon la figure 2. De préférence, c'est l'essieu arrière qui comporte les moyens de couplage/découplage et le rapport de transmission élevé. [0025] La figure 5 représente un véhicule à trois roues. La roue arrière 25 est donc ici unique et entraînée par une machine électrique 47 propre. Les roues avant sont entraînées chacune par l'intermédiaire de transmissions (33, 34) indépendantes par une machine électrique (43, 44) indépendantes selon le principe de la figure 2. Dans cette configuration, ce sont de préférence les moyens de traction de la roue arrière qui comportent des moyens de couplage/découplage afin de systématiquement découpler la machine électrique 47 au-delà de la vitesse de découplage. Ainsi, le rapport de transmission de l'essieu arrière peut être choisi de manière à favoriser les accélérations à -6- basse vitesse. Les moyens de tractions de la roue arrière 25 sont de préférence du type du moyeu motorisé tel que décrit dans la demande internationale WO 2011/073320 et illustré à la figure 3. Comme décrit plus, les transmissions (33, 34) de l'essieu avant ne comprennent de préférence pas de moyens de couplage/découplage, c'est à dire qu'elles sont couplées en permanence. [0026] La figure 6 représente une variante du véhicule de la figure 4 dans laquelle un moteur thermique 51 est associé à l'essieu avant et constitue des moyens supplémentaires de traction. Dans cette configuration, la vitesse maximale (Vmax) au sens de l'invention demeure bien celle que permettent d'atteindre les seuls moyens de traction électriques, c'est à dire sans tenir compte des performances permises par le moteur thermique. [0027] Le choix du meilleur rapport de transmission pour chaque essieu pour exploiter au mieux la présente invention dépendra des caractéristiques du véhicule et de la technologie propre à la traction électrique de chaque roue. On comprend bien en particulier qu'en fonction du type de machine électrique, la plage de régime de rotation utile peut être très différente. De manière connue en soi, on a par exemple proposé des machines électriques destinées à travailler en prise directe avec la roue (rapport de transmission = 1) et dont le régime de rotation maximal n'atteint pas 3000 tours/minute. On a aussi proposé des machines électriques beaucoup plus compactes et légères et capables de régimes de rotation allant jusqu'à par exemple 20 000 tours/minute, auquel cas la transmission inclut des moyens de réduction qui définissent un rapport de transmission élevé, couramment de l'ordre de 10 à 20. Quelles que soient les machines électriques considérées, l'invention permet de choisir le rapport de transmission propre à chaque roue de telle manière que la ou les roues qui sont découplées au-delà de la vitesse de découplage soient les plus efficaces pour l'accélération du véhicule à basse vitesse et que les autres roues soient en mesure de conférer seules au véhicule sa vitesse maximale (Vmax). REVENDICATIONS1 - Véhicule automobile (1) comprenant des moyens de traction électrique agissant sur au moins deux roues (21, 22, 23, 24) de deux essieux différents (2, 3), les moyens de traction électrique comprenant un machine électrique (43, 44, 45, 46) et une transmission (33, 34, 35, 36) définissant un rapport de transmission fixe entre la vitesse de rotation de la machine électrique et la vitesse de rotation de la roue, une première transmission (35) pour au moins une des roues d'un premier essieu (3) définissant un premier rapport de transmission et une deuxième transmission (33) pour au moins une des roues d'un deuxième essieu (2) définissant un deuxième rapport de transmission, la première transmission comprenant des moyens de couplage/découplage (55) aptes à adopter une position de couplage dans laquelle la rotation de la machine électrique est couplée à la rotation de la roue et une position de découplage dans laquelle la rotation de la machine électrique est découplée de la rotation de la roue, la première transmission étant systématiquement découplée au-delà d'une vitesse de découplage (Vd), la deuxième transmission étant couplée en permanence, ledit véhicule étant capable d'une vitesse maximale (Vmax), le rapport entre la vitesse maximale et la vitesse de découplage étant supérieur à 1.6. 2 - véhicule selon la revendication 1 dans lequel le rapport entre la vitesse maximale et la vitesse de découplage est supérieur à 2. 3 - Véhicule selon l'une des revendications précédentes dans lequel chaque roue du premier essieu (3) est entraînée par une transmission définissant le premier rapport de 25 transmission et chaque roue du deuxième essieu (2) est entraînée par une transmission définissant le deuxième rapport de transmission. 4 - Véhicule selon l'une des revendications précédentes dans lequel le premier essieu est situé à l'arrière du véhicule par rapport au deuxième essieu. 30-8- - Véhicule selon l'une des revendications précédentes dans lequel chaque roue du premier essieu est entraînée par une machine électrique indépendante. 6 - Véhicule selon la revendication 5 dans lequel dans lequel chaque roue du deuxième 5 essieu est également entraînée par une machine électrique indépendante. 7 - Véhicule selon la revendication 5 dans lequel dans lequel les roues du deuxième essieu (2) sont entraînées par une machine électrique commune (41). 8 - Véhicule selon l'une des revendications 1 ou 2 comportant quatre roues et dans lequel les premier et deuxième essieux comprennent chacun une roue dont la transmission définit un premier rapport de transmission et une roue dont la transmission définit un deuxième rapport de transmission, les roues dont la transmission définit un premier rapport de transmission étant disposées en diagonale par rapport au véhicule. 9 - Véhicule selon l'une des revendications précédentes dans lequel les moyens de couplage/découplage comprennent un mécanisme à crabot et baladeur. 10 - Véhicule selon la revendication 9 dans lequel le baladeur est coaxial à l'axe de la 20 roue.