Brevet FR3001923A1 — publié le 20140815

CHAINE DE TRACTION POUR UN VEHICULE HYBRIDE COMPRENANT UN MOTEUR THERMIQUE ENTRAINANT UNE POMPE HYDRAULIQUE DISPOSANT D'UN MOYEN DE BLOCAGE pool La présente invention concerne une chaîne de traction pour un véhicule hybride hydraulique, ainsi qu'un véhicule hybride comportant une telle chaîne de traction. [0002] Un type de véhicule hybride connu, présenté notamment par le document FR-A1-2970908, comporte un moteur thermique relié à une boîte de vitesses par un embrayage, afin d'entraîner les roues motrices du véhicule avec plusieurs rapports de vitesse. [0003] Le moteur thermique est aussi lié directement à une pompe hydraulique, afin de recharger des accumulateurs de fluide sous pression pour stocker une énergie. Un moteur hydraulique à cylindrée variable alimenté par ces accumulateurs, entraîne l'arbre de sortie de la boîte de vitesses qui est lié aux roues motrices par un différentiel. [0004] Le moteur hydraulique peut aussi fonctionner en pompe, en rechargeant les accumulateurs de pression afin de récupérer une énergie cinétique du véhicule lors des freinages du véhicule. [0005] De cette manière on a un mode de fonctionnement principal de la chaîne de traction, avec le moteur thermique entraînant directement les roues motrices par les différents rapports de la boîte de vitesses. [0006] Ce type de véhicule hybride permet aussi grâce au stockage d'énergie hydraulique d'optimiser le fonctionnement du moteur thermique, afin de réduire sa consommation ainsi que les émissions de gaz polluants. Le stockage d'énergie hydraulique permet de plus de rouler en mode hydraulique seul appelé « ZEV », sans émission de gaz polluants, le moteur thermique restant à l'arrêt. [0007] Toutefois un problème qui se pose avec ce type de véhicule hybride, est que le moteur peut être relié de manière mécanique aux roues motrices par un petit nombre de rapports donnés par la boîte de vitesses, ce qui ne permet pas de régler de manière précise son point de fonctionnement, en particulier sa vitesse de rotation, dans le cas d'un entraînement des roues motrices par la boîte de vitesses. [000s] La présente invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients de la technique antérieure. [0009] Elle propose à cet effet une chaîne de traction pour un véhicule hybride hydraulique comprenant un moteur thermique, et un moteur hydraulique à cylindrée variable alimenté par des accumulateurs de pression, qui est lié à des roues motrices du véhicule, caractérisée en ce le moteur thermique entraîne directement un élément d'une pompe hydraulique, le corps ou l'arbre de sortie, l'autre élément de cette pompe étant relié aux roues motrices, cette pompe raccordée aux accumulateurs de pression, disposant de plus d'un moyen de blocage permettant de bloquer l'arbre de sortie par rapport au corps de la pompe. [0olo] Un avantage de la chaîne de traction selon l'invention est que par une fermeture progressive du débit de la pompe, on a un glissement contrôlé de l'arbre de sortie par rapport au corps donnant un couplage progressif du moteur thermique aux roues motrices, ce qui permet d'obtenir une variation continue du rapport de vitesse permettant l'optimisation de ce rapport pour donner au moteur thermique le meilleur point de fonctionnement. [0011] De plus avec la fermeture du moyen de couplage on obtient un couplage direct du moteur thermique aux roues motrices, sans glissement, donnant un rapport supérieur disposant d'un bon rendement. [0012] La chaîne de traction selon l'invention peut de plus comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles. [0013] Avantageusement, le moyen de blocage comporte un embrayage reliant l'arbre de sortie au corps de la pompe hydraulique. [0014] Avantageusement, la pompe hydraulique est du type pompe à engrenages, comprenant deux engrenages qui engrènent ensemble. [0015] Avantageusement, la pompe hydraulique comporte un collecteur enserrant un contour extérieur cylindrique de son corps, ce collecteur étant relié aux parties haute et basse pression d'un circuit hydraulique de la chaîne de traction. [0016] En particulier, le moteur thermique peut être lié au corps de la pompe 10 hydraulique. [0017] Selon un mode de réalisation, la pompe hydraulique est directement reliée à un pignon qui engrène avec la couronne portée par le boîtier d'un différentiel entraînant les roues motrices du véhicule. [ools] Selon un autre mode de réalisation, la pompe hydraulique est reliée à 15 un différentiel entraînant les roues motrices du véhicule, par un système comprenant différents rapports de vitesse. [0019] Avantageusement, la chaîne de traction comporte un circuit hydraulique comprenant une vanne trois voies raccordée à la sortie de la pompe hydraulique, à une partie haute pression de ce circuit comprenant un 20 accumulateur haute pression, et à une partie basse pression de ce circuit comprenant un accumulateur basse pression. [0020] Avantageusement, le circuit hydraulique comporte une vanne à débit variable pilotée, raccordée entre la sortie et l'entrée de la pompe hydraulique. [0021] L'invention a aussi pour objet un véhicule hybride hydraulique 25 disposant d'une chaîne de traction comprenant un moteur thermique, et un moteur hydraulique à cylindrée variable alimenté par des accumulateurs de pression, qui est lié à des roues motrices de ce véhicule, cette chaîne de traction comprenant l'une quelconque des caractéristiques précédentes. [0022] 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, en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est un schéma présentant une chaîne de traction selon l'invention ; - la figure 2 est un schéma hydraulique adapté pour cette chaîne de traction ; - la figure 3 est une vue en coupe transversale selon le plan de coupe III-III, d'une pompe hydraulique à engrenages pour cette chaîne de traction ; et - la figure 4 est une vue en coupe axiale selon le plan de coupe IV-IV, de cette pompe. [0023] La figure 1 présente une chaîne de traction 1 pour véhicule hybride, comportant un moteur thermique 2 relié directement au corps d'une pompe hydraulique à engrenages 4 à cylindrée fixe, qui alimente des accumulateurs de pression 26. [0024] La pompe hydraulique 4 comporte un arbre de sortie 6 lié aux engrenages internes, et un moyen de blocage de cet arbre par rapport à son corps 8, qui peut être en particulier un embrayage. De cette manière en fermant l'embrayage 8, le moteur thermique 2 entraîne directement l'arbre de sortie 6 de la pompe 4, qui est lié à un pignon 10 engrenant avec une couronne 12 fixée sur le boîtier 14 d'un différentiel 16. [0025] Le différentiel 16 se trouvant au centre de l'essieu avant du véhicule, comporte deux arbres de sortie 18 qui entraînent les roues motrices 20 de cet essieu. [0026] Avec la fermeture de l'embrayage 8 de la pompe hydraulique 4, le moteur thermique 2 entraîne les roues du véhicule par un rapport supérieur qui est peu démultiplié, ce rapport étant choisi pour permettre une vitesse importante du véhicule avec une vitesse de rotation limitée du moteur, pour la conduite sur autoroute notamment, avec un bon rendement grâce à la transmission mécanique de puissance qui est directe. [0027] La chaîne de traction 1 comporte de plus un moteur hydraulique 22 à cylindrée variable, comprenant sur son arbre de sortie un pignon 24 qui engrène sur le pignon 10 lié à la couronne 12 du différentiel 16, de manière à entraîner directement les roues motrices 20 du véhicule. [0028] Des accumulateurs de pression 26 reçoivent la pression de la pompe hydraulique 4 par une vanne à débit variable, quand cette pompe travaille en glissement. [0029] La chaîne de traction 1 peut travailler en mode moteur thermique 2 seul, avec un glissement de la pompe hydraulique 4 contrôlé par son débit, qui permet de transmettre une puissance mécanique aux roues motrices 20 avec un rapport de vitesse dépendant de ce glissement, afin d'ajuster avec précision la vitesse de ce moteur tout en rechargeant les accumulateurs de pression 26. [0030] Les accumulateurs de pression 26 stockent sous forme de pression hydraulique la partie restante de l'énergie produite par le moteur thermique 2 qui n'est pas transmise directement aux roues motrices 20, afin de la restituer au moteur hydraulique 22. [0031] Pendant le glissement de la pompe hydraulique 4 rechargeant les accumulateurs de pression 26, la chaîne de traction 1 peut travailler en mode « Boost », le moteur hydraulique 22 délivrant une puissance complémentaire de celle fournie directement par le moteur thermique 2 aux roues motrices 20. [0032] Les accumulateurs de pression 26 étant suffisamment chargés, la chaîne de traction 1 peut travailler en mode « ZEV » sans émission de gaz polluants, le moteur hydraulique 22 délivrant seul une puissance aux roues motrices en utilisant l'énergie stockée. [0033] La chaîne de traction 1 peut aussi travailler en mode récupération d'énergie, le moteur hydraulique 22 travaillant alors en pompe pour récupérer une énergie cinétique du véhicule en le freinant, et stocker cette énergie en rechargeant les accumulateurs de pression 26. [0034] Pendant le travail en moteur ou en pompe du moteur hydraulique 22, sa cylindrée est adaptée pour obtenir le niveau de couple délivré ou absorbé qui est souhaité. [0035] Les accumulateurs de pression 26 comportent avantageusement un accumulateur haute pression travaillant par exemple à environ 350 bars, raccordé à la sortie de la pompe hydraulique 4 et à l'entrée du moteur hydraulique 22, et un accumulateur basse pression travaillant par exemple à environ 10 bars, raccordé à l'entrée de cette pompe et à la sortie de ce moteur, afin de maintenir une basse pression minimum dans ces éléments qui évite un risque de cavitation. [0036] En complément, la liaison mécanique entre l'arbre 6 de la pompe hydraulique 4 et les roues motrices 20, peut comporter une boîte de vitesses 28 donnant différant rapports de démultiplication, afin d'améliorer les rendements du moteur thermique 2. [0037] Dans ce cas la pompe hydraulique 4 peut servir d'embrayage de découplage en laissant sont débit libre, afin de permettre les changements de rapport de la boîte de vitesses, le moteur hydraulique 22 délivrant alors un couple aux roues motrices 20 afin de supprimer la rupture de couple sur les roues pendant ce temps de changement de rapport. [0038] La figure 2 présente la pompe hydraulique 4 dont la sortie est raccordée par une vanne trois voies 30, soit à un circuit haute pression comprenant un accumulateur haute pression 32, soit à un circuit basse pression comprenant un accumulateur basse pression 34. [0039] Un limiteur de pression 36 relie les deux circuits haute et basse pression, pour limiter la différence de pression maximum afin d'éviter un risque de détérioration des éléments avec une pression trop élevée. [0040] Un clapet anti-retour 38 est aussi disposé entre les circuits haute et basse pression, pour éviter une cavitation dans les différents éléments tournants. [0041] Une vanne à débit variable pilotée 40 est raccordée entre la sortie et l'entrée de la pompe hydraulique 4, afin de permettre un certain débit direct entre cette sortie et cette entrée. [0042] Une vanne deux voies 42 est placée entre le circuit haute pression et le moteur hydraulique à cylindrée variable 22, afin d'alimenter ce moteur avec le fluide débité par la pompe hydraulique 4, ou contenu dans l'accumulateur haute pression 22, pour délivrer un couple sur les roues motrices. Cette vanne deux voies 42 permet aussi à l'inverse la recharge de l'accumulateur haute pression 32, par un débit de fluide venant de ce moteur hydraulique 22 travaillant en pompe. [0043] Un calculateur électronique 44 relié à d'autres calculateurs du véhicule, en particulier celui du moteur thermique 2, contrôle le fonctionnement du circuit hydraulique, notamment les vannes deux voies 42 et trois voies 30, la cylindrée du moteur hydraulique 22 et la vanne à débit variable 40. [0044] De plus le calculateur 44 est relié à des capteurs de pression du gaz de chaque accumulateur 32, 34 maintenant la pression interne, afin d'obtenir la pression du fluide contenu dedans permettant de connaître avec précision la quantité d'énergie stockée. [0045] Les figures 3 et 4 présentent une pompe hydraulique à engrenages à denture externe 4, comportant deux carters circulaires 50, 52 serrés à plat l'un sur l'autre, formant le corps qui est relié au vilebrequin du moteur thermique. Les carters 50, 52 contiennent dans des cavités disposées entre eux, un premier engrenage 54 fixé sur l'arbre de sortie 6 centré sur l'axe des carters, qui engrène avec un deuxième engrenage 58. [0046] En variante la pompe 4 pourrait comporter un engrenage à denture interne, contenant un engrenage à denture externe qui tourne à l'intérieur. [0047] Les carters 50, 52 comportent des canaux 60 d'aspiration et de refoulement du fluide sous pression, qui débouchent dans les cavités contenant de manière ajustée les engrenages 54, 58, pour permettre le débit du fluide provoqué par les variations de volume de la pompe lors de la rotation des engrenages. [0048] Un collecteur circulaire 64 entoure le contour extérieur cylindrique des carters 50, 52 de la pompe 4, de manière à raccorder les canaux 60 du corps de la pompe tournant, aux circuits haute et basse pression fixes du circuit hydraulique. [0049] Le collecteur 64 comporte une surface cylindrique intérieure ajustée sur le contour extérieur des carters 50, 52, comprenant successivement suivant l'axe trois joints d'étanchéité annulaires 66, chaque joint d'extrémité encadrant avec le joint central une gorge annulaire communiquant avec un canal extérieur 70 relié à l'un des circuits haute ou basse pression. Chaque gorge annulaire 68 se trouve en face d'un des canaux 60 d'aspiration ou de refoulement, afin de délivrer ou de recueillir avec une étanchéité, le fluide à partir du corps de la pompe 4 en rotation. [0050] En variante, le collecteur 64 pourrait se trouver sur un côté du corps de la pompe 4, afin d'enserrer une surface cylindrique extérieure de ce corps comportant un diamètre réduit. [0051] On obtient ainsi un véhicule hybride hydraulique comprenant des moyens de stockage d'énergie comportant une masse relativement réduite grâce à la forte densité d'énergie contenue dans des accumulateurs de pression, notamment par rapport à celle de batteries électriques. On notera que la chaîne de traction peut ne pas comporter de système de changement de rapport de démultiplication, disposant généralement de synchroniseurs assez onéreux. [0052] De plus ce type de véhicule hybride comprenant un rendement assez bon, et ne comportant pas de rupture de couple lors des changements de la démultiplication entre le moteur thermique et les roues motrices, peut concurrencer des véhicules conventionnels disposant d'un moteur thermique, et d'une transmission automatique qui a généralement un rendement faible. REVENDICATIONS1. Chaîne de traction pour un véhicule hybride hydraulique comprenant un moteur thermique (2), et un moteur hydraulique à cylindrée variable (22) alimenté par des accumulateurs de pression (26), qui est lié à des roues motrices (20) du véhicule, caractérisée en ce le moteur thermique (2) entraîne directement un élément d'une pompe hydraulique (4), le corps (50, 52) ou l'arbre de sortie (6), l'autre élément de cette pompe étant relié aux roues motrices (20), cette pompe raccordée aux accumulateurs de pression (26), disposant de plus d'un moyen de blocage (8) permettant de bloquer l'arbre de sortie par rapport au corps de la pompe. 2. Chaîne de traction selon la revendication 1, caractérisée en ce que le moyen de blocage comporte un embrayage (8) reliant l'arbre de sortie (6) au corps de la pompe hydraulique (50, 52). 3. Chaîne de traction selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la pompe hydraulique (4) est du type pompe à engrenages, comprenant deux engrenages (54, 58) qui engrènent ensemble. 4. Chaîne de traction selon la revendication 3, caractérisée en ce que la pompe hydraulique (4) comporte un collecteur (64) enserrant un contour extérieur cylindrique de son corps (50, 52), ce collecteur étant relié aux parties haute et basse pression du circuit hydraulique de la chaîne de traction (1). 5. Chaîne de traction selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que le moteur thermique (2) est lié au corps (50, 52) de la pompe hydraulique (4). 6. Chaîne de traction selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que la pompe hydraulique (4) est directement reliée à un pignon (10) qui engrène avec la couronne (12)portée par le boîtier (14) d'un différentiel (16) entraînant les roues motrices du véhicule (20). 7. Chaîne de traction selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisée en ce que la pompe hydraulique (4) est reliée à un différentiel (16) entraînant les roues motrices du véhicule (20), par un système comprenant différents rapports de vitesse (28). 8. Chaîne de traction selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte un circuit hydraulique comprenant une vanne trois voies (30) raccordée à la sortie de la pompe hydraulique (4), à une partie haute pression de ce circuit comprenant un accumulateur haute pression (32), et à une partie basse pression de ce circuit comprenant un accumulateur basse pression (34). 9. Chaîne de traction selon la revendication 8, caractérisée en ce que le circuit hydraulique comporte une vanne à débit variable pilotée (40), raccordée entre la sortie et l'entrée de la pompe hydraulique (4). 10. Véhicule hybride hydraulique disposant d'une chaîne de traction comprenant un moteur thermique (2), et un moteur hydraulique à cylindrée variable (22) alimenté par des accumulateurs de pression (26), qui est relié à des roues motrices (20) de ce véhicule, caractérisé en ce que cette chaîne de traction est réalisée selon l'une quelconque des revendications précédentes.