Brevet FR3006944A1 — publié le 20141219

CHAINE DE TRACTION D'UN VEHICULE HYBRIDE HYDRAULIQUE, COMPRENANT UNE ROUE-LIBRE ET UN TRAIN PLANETAIRE pool La présente invention concerne une chaîne de traction d'un véhicule automobile hybride hydraulique, ainsi qu'un procédé de fonctionnement de cette chaîne de traction, et un véhicule automobile hybride comprenant une telle chaîne de traction. [0002] Un type de transmission connu pour un véhicule automobile hybride hydraulique, présenté notamment par le document FR-A1-2973302, comporte un train planétaire comprenant une couronne reliée à un moteur thermique, un pignon solaire relié à une pompe hydraulique, et un porte-satellites relié par un premier manchon de synchronisation à un différentiel de sortie entraînant les roues motrices. [0003] Le train planétaire comporte un deuxième manchon de synchronisation qui réalise un blocage de ce train quand il est engagé, afin de faire tourner tous les éléments à la même vitesse. [0004] La transmission comporte de plus une entrée liée à une machine hydraulique pouvant travailler en moteur ou en pompe, qui peut être reliée au différentiel de sortie par deux rapports de démultiplication différents, 20 commandés par un troisième manchon de synchronisation. [0005] La machine hydraulique ainsi que la pompe sont connectées à des accumulateurs de pression qui permettent de stocker une énergie lors du fonctionnement de cette pompe, ou de cette machine travaillant en pompe délivrant un couple de freinage, et de la restituer à la machine hydraulique 25 pour appliquer un couple moteur sur les roues motrices. [0006] On obtient ainsi différents modes de fonctionnement comprenant notamment un mode « impulsionnel » avec une traction du véhicule uniquement par la machine hydraulique en engageant un des rapports par le troisième manchon de synchronisation, le moteur thermique étant arrêté, et un mode « dérivation » avec une traction du véhicule par la machine hydraulique, ainsi que par le moteur thermique qui a démarré pour délivrer par le train planétaire un couple à la fois sur le différentiel de sortie et sur la pompe fournissant une puissance hydraulique. [0007] On obtient aussi un mode « rapport court » avec la pompe bloquée, le moteur thermique délivrant un couple élevé sur les roues motrices par le train planétaire formant un réducteur de vitesse, et un mode « rapport long » avec le moteur thermique délivrant un couple plus faible sur les roues motrices par le train planétaire bloqué au moyen du deuxième manchon de synchronisation. mos] Par ailleurs le moteur thermique est relié directement à un alternateur qui délivre en permanence quand ce moteur est démarré, un courant électrique de recharge de la batterie du réseau de bord. Cette disposition pose alors un problème pour les modes de fonctionnement laissant le moteur thermique à l'arrêt, l'alternateur ne tourne plus, et on ne dispose pas de courant de recharge de la batterie. [0009] La présente invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients de la technique antérieure. polo] Elle propose à cet effet une chaîne de traction d'un véhicule hybride, comprenant un moteur thermique relié à un premier élément d'un train planétaire disposant d'un deuxième élément relié à une pompe hydraulique, et d'un troisième élément relié aux roues motrices du véhicule, cette chaîne de traction comprenant de plus une machine hydraulique reliée aux roues motrices, caractérisée en ce que le premier élément du train planétaire est lié au moteur thermique par une roue-libre permettant à ce moteur de rester à l'arrêt quand le train planétaire est entraîné par le véhicule en marche avant, ce premier élément étant de plus relié en permanence à un alternateur d'alimentation du réseau de bord. [001 1] Un avantage de cette chaîne de traction est que pour les roulages en mode impulsionnel comprenant la traction par la machine hydraulique, la pompe hydraulique étant arrêtée, les roues du véhicule peuvent entraîner le premier élément du train planétaire qui tourne librement en laissant le moteur thermique à l'arrêt grâce à la roue-libre, l'alternateur lié à ce premier élément tournant aussi ce qui permet de conserver en permanence une recharge de la batterie. [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 premier élément du train planétaire est la couronne, le deuxième élément est le pignon solaire et le troisième élément est le porte-satellites. [0014] Selon un mode de réalisation, l'alternateur est disposé suivant l'axe du train planétaire. [0015] En particulier l'alternateur peut être une machine électrique comportant un fonctionnement réversible, pouvant délivrer un couple moteur. [0016] Dans ce cas, la chaîne de traction peut comporter un moyen de couplage commandé reliant la machine électrique au moteur thermique, 20 permettant de démarrer ce moteur avec cette machine. [0017] Avantageusement, le moyen de couplage est un embrayage électromagnétique. [0ols] La chaîne de traction peut comporter une machine électrique disposée parallèlement à l'axe du train planétaire, l'arbre de cette machine étant relié 25 par une première transmission de manière permanente au premier élément de ce train planétaire, et par une deuxième transmission comprenant le moyen de couplage, à l'arbre du moteur thermique. [0019] Avantageusement, la chaîne de traction comporte un moyen d'engagement permettant alternativement de bloquer le train planétaire, ou de lier le deuxième élément de ce train planétaire à la pompe. [0020] L'invention a aussi pour objet un procédé de contrôle d'une chaîne de traction comprenant l'une quelconque des caractéristiques précédentes, qui à partir d'un mode de fonctionnement comprenant l'entraînement du train planétaire par le moteur thermique, quand le conducteur relâche la pédale d'accélérateur, arrête ce moteur thermique en laissant la roue-libre se désengager. [0021] L'invention a de plus pour objet un véhicule automobile hybride hydraulique disposant d'une 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 et de manière non limitative en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est un schéma d'une chaîne de traction selon l'invention ; - la figure 2 est un graphique présentant en fonction de la vitesse du véhicule et de la puissance appliquée sur les roues motrices, les différents modes de fonctionnement de cette chaîne de traction ; et - la figure 3 est un schéma d'une chaîne de traction suivant une variante. [0023] La figure 1 présente une transmission comprenant des arbres disposés parallèlement entre eux. Une machine hydraulique à cylindrée variable 2 est reliée à un premier arbre d'entrée 4 de cette transmission, supportant un premier pignon menant libre en rotation 6 qui engrène avec un pignon mené 8 fixé sur un deuxième arbre 10, pour former une première réduction de vitesse comprenant une démultiplication importante. [0024] Le premier arbre d'entrée 4 supporte un deuxième pignon menant libre 12, qui engrène avec un pignon mené 14 fixé sur le deuxième arbre 10, 5 pour former une deuxième réduction de vitesse comprenant une démultiplication plus faible. [0025] Un manchon double de synchronisation 16 coulissant axialement entre les deux pignons libres 6, 12, permet de lier l'un ou l'autre de ces pignons avec le premier arbre 4 afin d'engager le rapport de démultiplication 10 correspondant. [0026] En variante pour simplifier la transmission, la machine hydraulique 2 peut être reliée au deuxième arbre 10 par un unique rapport de démultiplication. [0027] Le deuxième arbre 10 comporte un pignon de sortie 18 fixé dessus, 15 qui engrène avec la couronne 20 d'un différentiel de sortie 22 répartissant le mouvement vers les deux roues motrices du véhicule. [0028] On obtient ainsi la possibilité d'entraîner directement les roues motrices par la machine hydraulique 2 utilisée en moteur quand le manchon de synchronisation 16 engage un des rapports de démultiplication, avec un 20 sens de marche avant ou arrière suivant le sens de rotation de cette machine. [0029] Un train planétaire 30 comporte un porte-satellites lié à un premier pignon menant 32 qui engrène avec un pignon mené 34 fixé sur un troisième arbre 36, ce troisième arbre comportant un deuxième pignon menant 38 25 engrenant avec la couronne 20 du différentiel 22. [0030] Le pignon solaire du train planétaire 30 peut être relié à un pignon menant 40 qui engrène avec un pignon mené 42 fixé sur l'arbre d'une pompe hydraulique 44 à cylindrée variable. 3006 944 6 [0031] Le train planétaire 30 dispose d'un deuxième manchon double de synchronisation 72 comprenant une position centrale neutre, une première position latérale qui relie le pignon solaire à la pompe 44, et une deuxième position latérale opposée, qui relie ce pignon solaire au porte-satellites afin de bloquer le train planétaire comprenant l'ensemble de ses éléments tournant à la même vitesse. [0032] En variante pour simplifier la transmission, la pompe 44 peut être reliée en permanence au pignon solaire du train planétaire 30, le deuxième manchon de synchronisation 72 comportant une seule position latérale pour bloquer ce train planétaire. [0033] La couronne du train planétaire 30 est reliée à un moteur thermique 46 par une roue-libre 48 permettant de laisser ce moteur à l'arrêt quand le train planétaire 30 est entraîné par les roues du véhicule se déplaçant vers l'avant. Un alternateur 50 lié en permanence à l'arbre de la couronne du train planétaire 30, est connecté au réseau de bord du véhicule 52, et à la batterie de ce réseau 54 pour la recharger. [0034] En particulier l'alternateur 50 peut être disposé suivant l'axe de la couronne du train planétaire 30, entre la transmission contenant ce train et le moteur thermique 46, comme présenté sur la figure 1. [0035] Le moteur thermique 46 est relié par une courroie à un compresseur de climatisation 56. Un démarreur électrique 58 entraîne le moteur thermique 46 en engrenant un pignon de son arbre sur une couronne fixée au volant de ce moteur, pour le démarrer. [0036] Le moteur thermique 46 est relié à un radiateur de refroidissement 70, pour dissiper les calories lors de son fonctionnement. [0037] Un circuit hydraulique comporte un accumulateur haute pression 60 et un accumulateur basse pression 62, reliés à la fois à la machine hydraulique 2 et à la pompe 44. Le circuit basse pression dispose d'une pompe 64 qui fait circuler le fluide dans un radiateur 66 pour le refroidir, et dans un filtre 68 pour le purifier. [0038] La figure 2 présente en fonction de la vitesse du véhicule V présentée sur l'axe horizontal, et de la puissance de traction du véhicule P demandée 5 par le conducteur, présentée sur l'axe vertical, quatre modes de fonctionnement mis en oeuvre par la chaîne de traction. [0039] Le mode impulsionnel 80 prévu pour des vitesses du véhicule basses et pour une puissance demandée relativement faible, est utilisé si l'accumulateur haute pression 60 dispose d'un niveau d'énergie 10 suffisamment élevé. Ce mode impulsionnel 80 comporte la traction du véhicule par la machine hydraulique 2, en utilisant l'un de ses deux rapports de vitesse afin d'optimiser sa vitesse de rotation. [0040] Le roulage du véhicule entraîne le porte-satellites du train planétaire 30 dans le même sens de rotation que les roues du véhicule, appelé par 15 convention sens positif. Le deuxième manchon de synchronisation 72 liant la pompe 44 qui est arrêtée par un blocage hydraulique, au pignon solaire du train planétaire 30, la couronne de ce train tourne dans le sens positif. On peut alors laisser le moteur thermique 46 à l'arrêt, grâce à la roue-libre 48 qui permet une libre rotation de cette couronne dans ce sens positif. 20 [0041] On réalise avec ce mode impulsionnel un roulage sans émission de gaz polluant, comprenant l'entraînement permanent de l'alternateur 50 lié en rotation à la couronne du train planétaire 30, ce qui permet de maintenir une alimentation du réseau de bord 52 et de la batterie de 54 en énergie électrique. 25 [0042] Si l'accumulateur haute pression 60 ne comporte pas suffisamment d'énergie, on démarre le moteur thermique 46 par son démarreur 58, et on arrête la machine hydraulique 2 en le désaccouplant du différentiel 22. Le moteur thermique 46 entraîne alors la couronne du train planétaire 30 par la roue-libre 48, en appliquant avec une certaine répartition un couple positif sur le porte-satellites qui est délivré aux roues motrices, et un couple négatif sur le pignon solaire qui est délivré à la pompe 44. [0043] On notera que l'entraînement du train planétaire 30 par le moteur thermique 46 qui démarre, se fait en douceur par la roue-libre 48 qui 5 commence à transmettre un couple quand la vitesse du moteur devient supérieure à celle de la couronne de ce train planétaire. [0044] On réalise ainsi un roulage du véhicule par le couple appliqué sur les roues motrices, tout en maintenant une alimentation électrique du réseau de bord 52 par l'alternateur 50 qui est toujours entraîné. On recharge aussi par 10 la pompe 44 l'accumulateur haute pression 60, afin d'alimenter à nouveau la machine hydraulique 2 pour motoriser le véhicule quand le niveau de pression dans cet accumulateur devient suffisant, et d'arrêter le moteur thermique 46. [0045] Le mode dérivation 82 prévu pour des puissances délivrées 15 importantes par rapport à la vitesse du véhicule, comporte une traction de ce véhicule par la machine hydraulique 2 comprenant un de ses rapports engagé, et par le moteur thermique 46 qui a démarré pour appliquer par le train planétaire 30 un couple à la fois sur les roues motrices, et sur la pompe 44 fournissant une puissance hydraulique. Cette puissance hydraulique 20 rechargeant l'accumulateur haute pression 60, peut être délivrée en même temps à la machine hydraulique 2. [0046] Avec le mode dérivation 82, l'alternateur 50 est toujours entraîné. [0047] Le mode rapport court 84 prévu pour des puissances délivrées moyennes par rapport à la vitesse du véhicule, comporte la traction du 25 véhicule par le moteur thermique 46 qui entraîne par la roue-libre 48 la couronne du train planétaire 30 formant un réducteur de vitesse. Le deuxième manchon de synchronisation 72 maintient la liaison du pignon solaire avec la pompe 44. 3006 944 9 [0048] La pompe hydraulique 44 est bloquée hydrauliquement, avec par exemple une fermeture de son débit, le pignon solaire formant un point de réaction fixe qui donne une réduction de la vitesse du porte-satellites. Le moteur thermique 46 peut délivrer un couple élevé sur les roues motrices. L'alternateur 50 est toujours entraîné. [0049] Le mode rapport long 86 prévu pour des puissances délivrées positives qui sont relativement faibles par rapport à la vitesse du véhicule, comporte la traction de ce véhicule par le moteur thermique 46, entraînant par la roue-libre 48 la couronne du train planétaire 30. Le deuxième manchon de synchronisation 72 a désengagé la pompe hydraulique 44, et a bloqué le train planétaire 30. [0050] La vitesse du moteur thermique 46 est transmise intégralement au porte-satellites du train planétaire 30, afin de former ce rapport long 86. [0051] On notera que si le conducteur relâche la pédale d'accélérateur en demandant un couple de freinage sur les roues motrices, le moteur thermique 46 peut être arrêté simplement avec un désengagement de la roue-libre 48 quand il commence à délivrer un couple négatif, l'ensemble du train planétaire 30 avec sa couronne étant toujours entraîné par le véhicule. [0052] Cette disposition comprenant ce mode de fonctionnement permettant 20 facilement un arrêt du moteur thermique 46 quand le conducteur relâche la pédale d'accélérateur, économise l'énergie en réduisant les frottements qui freinent le véhicule. [0053] On notera que l'alternateur 50 est toujours en rotation dans le même sens dès que le véhicule est roulant, ou que le moteur thermique 46 est en 25 marche. La génération d'électricité est donc assurée dans tous les modes de roulage, il n'y a pas besoin d'ajouter des systèmes complexes pour gérer les cas où le moteur thermique est arrêté. [0054] En variante l'alternateur 50 peut être une machine électrique réversible qui fournit une puissance motrice en prélevant une énergie électrique, afin de délivrer un couple de traction du véhicule. En particulier l'alternateur réversible 50 peut délivrer un couple moteur complémentaire de marche avant, qui s'ajoute à celui fourni par la machine hydraulique 2 ou le moteur thermique 46. [0055] L'alternateur réversible 50 peut aussi délivrer seul dans un mode de traction purement électrique en marche avant, une puissance sans émission de gaz polluant avec le train planétaire 30 bloqué pour obtenir une prise directe, ou avec ce train planétaire travaillant en réduction de vitesse, la pompe 44 étant bloquée, pour délivrer un couple élevé sur les roues motrices. Le moteur thermique 46 est arrêté, la roue-libre 48 est alors désengagée. [0056] La figure 3 présente en variante une chaîne cinématique globalement similaire, comprenant à la place du démarreur une machine électrique réversible 90 disposée parallèlement au train planétaire 30, comportant un arbre supportant une première poulie menante fixe 92 axialement éloignée de cette machine, qui est reliée de manière permanente par une courroie à une première poulie menée 94 fixée sur l'arbre de la couronne du train planétaire 30. [0057] L'arbre de la machine électrique 90 entraîne aussi par un embrayage électromagnétique une deuxième poulie menante 96 rapprochée de cette machine, qui est reliée par une courroie à une deuxième poulie menée 98 fixée sur l'arbre du moteur thermique 46. La deuxième poulie menée 98 est de plus reliée par une roue-libre 48 à l'arbre de la couronne du train planétaire 30, de manière à laisser cette couronne tourner dans le sens positif quand le moteur thermique 46 est à l'arrêt. [0058] Avantageusement, les rapports de réduction donnés par les deux couples de poulies sont identiques. [0059] La machine électrique 90 est reliée en permanence à la couronne du train planétaire 30 par les premières poulies 92, 94, comme pour la chaîne cinématique présentée figure 1. Cette machine électriques 90 peut fonctionner en alternateur dans les mêmes cas, avec une traction du véhicule par la machine hydraulique 2 ou par le moteur thermique 46. L'embrayage électromagnétique reste ouvert si le moteur thermique 46 est arrêté. [0060] Le démarrage du moteur thermique 46 peut se faire directement par la machine électrique 90 délivrant un couple, en refermant l'embrayage électromagnétique qui entraîne alors par le deuxième couple de poulies 96, 98 l'arbre du moteur thermique 46. [0061] Le démarrage du moteur thermique 46 peut se faire en variante lors du roulage du véhicule motorisé par la machine hydraulique 2, par l'inertie de ce véhicule entraînant le train planétaire 30 qui peut être en prise directe, ou travailler en démultiplication avec la pompe 44 bloquée. La couronne de ce train planétaire 30 entraîne alors en rotation par le premier couple de poulies 92, 94 l'arbre de la machine électrique 90, qui entraîne à son tour en fermant l'embrayage électromagnétique, par le deuxième couple de poulies 96, 98 l'arbre du moteur thermique 46. [0062] Pour la chaîne cinématique présentée figure 3, le moteur thermique 46 ne nécessite pas un démarreur électrique spécifique, la machine électrique 90 pouvant assurer cette fonction. [0063] On notera que la roue-libre 48 permet des transitions rapides et en douceur entre les modes de fonctionnement engagé et désengagé, sans système de commande additionnel, par une simple inversion du couple qui s'applique dessus.25 REVENDICATIONS1. Chaîne de traction d'un véhicule hybride, comprenant un moteur thermique (46) relié à un premier élément d'un train planétaire (30) disposant d'un deuxième élément relié à une pompe hydraulique (44), et d'un troisième élément relié aux roues motrices du véhicule, cette chaîne de traction comprenant de plus une machine hydraulique (2) reliée aux roues motrices, caractérisée en ce que le premier élément du train planétaire (30) est lié au moteur thermique (46) par une roue-libre (48) permettant à ce moteur de rester à l'arrêt quand le train planétaire est entraîné par le véhicule en marche avant, ce premier élément étant de plus relié en permanence à un alternateur (50, 90) d'alimentation du réseau de bord (52). 2. Chaîne de traction selon la revendication 1, caractérisée en ce que le premier élément du train planétaire (30) est la couronne, le deuxième élément est le pignon solaire et le troisième élément est le porte-satellites. 3. Chaîne de traction selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que l'alternateur (50) est disposé suivant l'axe du train planétaire (30). 4. Chaîne de traction selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que l'alternateur (50, 90) est une machine électrique comportant un fonctionnement réversible, pouvant délivrer un couple moteur. 5. Chaîne de traction selon la revendication 4, caractérisée en ce qu'elle comporte un moyen de couplage commandé reliant la machine électrique (90) au moteur thermique (46), permettant de démarrer ce moteur avec cette machine. 6. Chaîne de traction selon la revendication 5, caractérisée en ce que le moyen de couplage est un embrayage électromagnétique. 7. Chaîne de traction selon la revendication 5 ou 6, caractérisée en ce qu'elle comporte une machine électrique (90) disposée parallèlement à l'axe du train planétaire (30), l'arbre de cette machine étant relié par une première transmission de manière permanente au premier élément de ce train planétaire, et par une deuxième transmission comprenant le moyen de couplage, à l'arbre du moteur thermique (46). 8. Chaîne de traction selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte un moyen d'engagement (72) permettant alternativement de bloquer le train planétaire (30), ou de lier le deuxième élément de ce train planétaire à la pompe (44). 9. Procédé de contrôle d'une chaîne de traction selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'à partir d'un mode de fonctionnement comprenant l'entraînement du train planétaire (30) par le moteur thermique (46), quand le conducteur relâche la pédale d'accélérateur, il arrête ce moteur thermique en laissant la roue-libre (48) se désengager. 10. Véhicule automobile hybride disposant d'une chaîne de traction utilisant l'énergie hydraulique, caractérisé en ce que cette chaîne est réalisée selon l'une quelconque des revendications 1 à 8.