Brevet FR3032392A1 — publié le 20160812

"DISPOSITIF DE TRANSMISSION DE PUISSANCE POUR VEHICULE A MOTEUR THERMIQUE " [0001] L'invention s'inscrit dans le domaine des dispositifs de transmission de puissance pour véhicule à propulsion hybride utilisant un moteur thermique. [0002] On connait des dispositifs de transmission à variateur de vitesse mécanique continu. Ils permettent, à la place d'une boîte de vitesses possédant un nombre limité de rapports de vitesse, de faire varier continument le rapport de démultiplication entre l'arbre de sortie de puissance et l'arbre d'entrée de puissance, d'une valeur de rapport minimale à une valeur de rapport maximale. [0003] On connait du document FR2962180 un dispositif de transmission de puissance basé sur un variateur de vitesse continu agissant sur un mécanisme différentiel et utilisant un volant d'inertie comme organe de commande. Ce système ne permet pas d'utiliser le dispositif de transmission de puissance de manière efficace sur le plan du rendement énergétique, et n'offre pas de mode de fonctionnement sans le moteur thermique. [0004] Pour résoudre ces difficultés, il est proposé un dispositif de transmission de puissance pour véhicule à moteur thermique, comprenant un train épicycloïdal comprenant un premier, un deuxième et un troisième arbres d'entrée/sortie du train, un variateur de vitesse mécanique continu comprenant un premier et un deuxième arbres d'entrée/sortie du variateur, un arbre de sortie du dispositif, et un élément de stockage d'énergie, le premier arbre d'entrée/sortie du variateur étant accouplé au premier arbre d'entrée/sortie du train, et l'arbre de sortie du dispositif étant accouplé au deuxième arbre d'entrée/sortie du train, caractérisé en ce que le dispositif comprend de plus des moyens de commande et accouplement pour : - accoupler l'élément de stockage d'énergie et le troisième arbre d'entrée/sortie du train, - dans un premier mode de fonctionnement, accoupler le deuxième arbre d'entrée/sortie du variateur au moteur thermique pour injecter de la puissance dudit 3032392 2 moteur thermique vers l'arbre de sortie du dispositif et l'élément de stockage d'énergie, - dans un deuxième mode de fonctionnement, accoupler ledit deuxième arbre d'entrée/sortie du variateur à l'arbre de sortie du dispositif et au deuxième arbre 5 d'entrée/sortie du train pour permettre une transmission de puissance entre uniquement ledit arbre de sortie du dispositif et ledit élément de stockage d'énergie, - et commander un changement de mode de fonctionnement entre au moins les premier et deuxième modes. 10 [0005] Grâce à ces principes, il est possible de réduire la consommation en hydrocarbures du véhicule et de réduire ses émissions de dioxyde de carbone. En effet, le variateur de vitesse mécanique continu peut être piloté pour assurer une démultiplication par le train épicycloïdal qui permette de transférer la puissance fournie par le moteur sans la perdre, vers l'arbre de sortie de puissance du dispositif et les roues motrices en fonction 15 des besoins du conducteur ou vers le volant d'inertie. L'énergie stockée dans le volant d'inertie peut ensuite être utilisée quand le moteur thermique est éteint ou fonctionne au ralenti, avec un bon rendement puisque la recirculation d'énergie dans le variateur de vitesse mécanique continu permet d'appliquer un couple commandé sans perte d'énergie. On peut ainsi utiliser le moteur thermique au plus près de ses points de meilleurs 20 rendements, et minimiser les pertes d'énergie dans l'ensemble de la chaine de traction, dans toutes les phases de conduite. [0006] L'invention peut aussi comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes : les moyens de commande et accouplement comprennent un crabot ou un synchroniseur pour immobiliser un pignon fou monté sur le deuxième arbre 25 d'entrée/sortie du train en sorte d'accoupler le deuxième arbre d'entrée/sortie du variateur à l'arbre de sortie du dispositif et au deuxième arbre d'entrée/sortie du train ; les moyens de commande et accouplement comprennent un premier embrayage sec pour accoupler le deuxième arbre d'entrée/sortie du variateur audit moteur thermique ; 3032392 3 les moyens de commande et accouplement sont également adaptés pour dans un troisième mode de fonctionnement, désaccoupler le troisième arbre d'entrée/sortie du train de l'élément de stockage d'énergie et l'immobiliser vis-à-vis d'un carter du dispositif ; 5 les moyens de commande et accouplement comprennent un deuxième embrayage sec pour coupler le troisième arbre d'entrée/sortie du train à l'élément de stockage d'énergie, et un troisième embrayage sec pour immobiliser le troisième arbre d'entrée/sortie du train vis-à-vis dudit carter ; les moyens de commande et accouplement sont également adaptés dans le 10 deuxième mode de fonctionnement, pour adapter le rapport de variation du variateur de vitesse mécanique continu en sorte d'appliquer un couple souhaité en marche avant ou en marche arrière ou prélever un couple souhaité en marche avant sur l'arbre de sortie du dispositif ; le premier arbre d'entrée/sortie du train est la couronne du train épicycloïdal, le 15 deuxième arbre d'entrée/sortie du train est le soleil dudit train épicycloïdal et le troisième arbre d'entrée/sortie du train est le porte-satellite dudit train épicycloïdal ; le dispositif comprend un train d'engrenages, comprenant éventuellement un train épicycloïdal, pour assurer une démultiplication entre le deuxième arbre d'entrée/sortie du train et l'arbre de sortie du dispositif ; 20 - l'élément de stockage d'énergie comprend un volant d'inertie. [0007] L'invention porte aussi sur le véhicule automobile comprenant un dispositif de transmission selon l'invention. [0008] L'invention sera mieux comprise, et d'autres buts, caractéristiques, détails et avantages de celle-ci apparaîtront plus clairement dans la description explicative qui va 25 suivre faite en référence aux dessins annexés donnés uniquement à titre d'exemple illustrant un mode de réalisation de l'invention et dans lesquels : - La figure 1 présente un mode de réalisation de l'invention. - La figure 2 présente un premier mode de fonctionnement du mode de réalisation de la figure 1. 3032392 4 - La figure 3 présente un deuxième mode de fonctionnement du mode de réalisation de la figure 1, dans un premier sous-mode. - La figure 4 présente le deuxième mode de fonctionnement, présenté en figure 3, mais dans un deuxième sous-mode. 5 - La figure 5 présente le deuxième mode de fonctionnement présenté en figure 3, mais dans un troisième sous-mode. - La figure 6 présente un troisième mode de fonctionnement du mode de réalisation de la figure 1. [0009] En figure 1, on a représenté une vue générale d'un mode de réalisation de 10 l'invention. Un dispositif de transmission de puissance transmet de la puissance d'un moteur thermique 10 vers un pont 90 reliant des roues motrices d'un véhicule automobile. Le moteur thermique est relié directement à sa pompe hydraulique (non représentée). [0010] Le dispositif de transmission comprend un variateur de vitesse mécanique continue 200 dont un premier arbre d'entrée/sortie 230 est couplé par un pignon fixe à la 15 couronne 310 d'un premier train épicycloïdal 300. La couronne 310 constitue un premier arbre d'entrée/sortie du train épicycloïdal 300. [0011] Un embrayage d'entrée 210, par exemple un embrayage sec, relié par une succession de pignons de démultiplication 220 à un deuxième arbre d'entrée/sortie 240 du variateur 200 relie celui-ci au moteur thermique 10. 20 [0012] Le premier train épicycloïdal 300 comprend de plus un porte-satellite 330 couplé par une cascade de pignons de démultiplication 430 et par un embrayage 410, par exemple un embrayage sec, à un volant d'inertie 400. Un embrayage 420, par exemple un embrayage sec, permet également d'immobiliser le porte-satellite 330 vis-à-vis du carter 710 du dispositif de transmission. 25 [0013] Le premier train épicycloïdal 300 comprend de plus un soleil 320 sur l'arbre duquel un pignon monté fou 510 est placé. Un crabot 520, ou un synchroniseur, dont le moyeu est monté fixe sur l'arbre du soleil 320 permet d'immobiliser le pignon monté fou 510 vis-à-vis du soleil 320, dans une position où il engrène avec un pignon monté fixe sur le deuxième arbre d'entrée/sortie 240 du variateur 200. 3032392 5 [0014] Le soleil 320 est de plus couplé par une cascade de pignons 610 à la couronne 620 d'un deuxième train épicycloïdal 615. La cascade de pignons 610 et le deuxième train épicycloïdal 615 forment un étage de démultiplication 600 (par un train d'engrenages) entre le soleil 320 et un arbre de sortie de puissance du dispositif de transmission 650. 5 [0015] Le soleil 320 et le porte-satellite 330 constituent respectivement un deuxième et un troisième arbres d'entrée/sortie du premier train épicycloïdal 300. [0016] Le deuxième train épicycloïdal 615 comprend un soleil 630 immobilisé vis-à-vis du carter 710 du dispositif de transmission. Le deuxième train épicycloïdal 615 comprend de plus un porte-satellite 640 monté fixe sur l'arbre de sortie 650, constituant l'arbre de 10 sortie du dispositif de transmission. [0017] L'arbre de sortie 650 est relié au pont 90 par l'intermédiaire d'un embrayage 80 et d'une cascade de pignons 81. [0018] Une unité de commande 700 permet de commander l'ouverture et la fermeture des embrayages 210, 410 et 420 ainsi que du crabot 520. Elle commande aussi le rapport 15 de multiplication du variateur de vitesse mécanique continue 200. Elle peut aussi commander l'embrayage 80. [0019] Dans les figures qui suivent les flèches droites indiquent le sens de circulation de couple, et la flèche courbe près du pont 90 indique le sens de rotation du pont 90 et des roues. 20 [0020] En figure 2, on a représenté un premier mode de fonctionnement du dispositif de transmission représenté en figure 1. Il s'agit ici d'un mode dit « mixte » dans lequel le moteur thermique 10 transmet de la puissance à la fois au pont 90 des roues motrices et au volant d'inertie 400, qui se charge alors en énergie. [0021] Pour obtenir un tel fonctionnement, l'embrayage 210 est tout d'abord fermé de 25 telle sorte que le moteur 10 est couplé au deuxième arbre d'entrée/sortie 240 du variateur 200. L'embrayage 410 est également fermé alors que l'embrayage 420 est ouvert de telle sorte que le porte-satellite 320 est couplé avec le volant d'inertie 400. Le crabot 520 est ouvert, et l'embrayage de sortie 80 est fermé. [0022] II résulte de cette configuration que la fonction du pilotage du rapport de variation 30 du variateur de vitesse mécanique continue 200 permet de répartir via le premier train 3032392 6 épicycloïdal 300 le couple fourni par le moteur thermique 10 en une partie qui se dirige vers le volant d'inertie 400 et une partie qui est dirigée vers le pont 90 entraînant les roues. [0023] Il est ainsi possible d'accumuler de l'énergie dans le volant d'inertie 400, celui-ci étant initialement à l'arrêt, et d'utiliser cette énergie ultérieurement par exemple à un 5 moment où le moteur thermique 10 est découplé du dispositif de transmission. [0024] Le pont 90 reçoit quant à lui du couple qui permet au véhicule d'avancer en marche avant. [0025] Le moteur 10 est utilisé sur ses points d'optimisation de consommation spécifique de carburant. 10 [0026] En figure 3, on a représenté un deuxième mode de fonctionnement du dispositif de transmission dit mode « mécanique », dans lequel le moteur 10 est désaccouplé du dispositif de transmission. L'embrayage 210 est ainsi ouvert et le crabot 520 fermé de telle sorte que le deuxième arbre d'entrée/sortie 240 du variateur de vitesse continue est couplé à la fois à la couronne 620 du deuxième train épicycloïdal 615 et au soleil 320 du 15 premier train épicycloïdal 300. [0027] L'embrayage 410 est fermé, l'embrayage 420 étant ouvert de telle sorte que le volant d'inertie 400 est couplé au porte-satellite 330 du premier train épicycloïdal 300. L'embrayage de sortie 80 est fermé. [0028] L'unité de commande 700 peut commander le variateur de vitesse mécanique 20 continue 200 de telle sorte que son rapport permette le transfert d'énergie depuis le volant d'inertie 400 vers le pont 90 avec l'application d'un couple positif, selon un premier sous-mode du mode de fonctionnement « mécanique », dit sous-mode « marche avant ». La valeur précise du couple appliqué à la roue peut être définie grâce au pilotage du rapport du variateur de vitesse mécanique continue 200. 25 [0029] Le volant d'inertie 400 se vide de son énergie, et le pont 90 reçoit du couple qui permet au véhicule d'avancer en marche avant. [0030] En figure 4, on a représenté un deuxième sous-mode du mode de fonctionnement représenté en figure 3, dit sous-mode « freinage en marche avant ». 3032392 7 [0031] L'embrayage 210 est ouvert, l'embrayage 410 est fermé alors que l'embrayage 420 est ouvert, et le crabot 520 est également fermé, comme en figure 3. L'embrayage de sortie 80 est fermé. [0032] Il s'agit par contre ici d'une situation de conduite dans laquelle on pilote, à l'aide 5 de l'unité de commande 700, le rapport de multiplication du variateur de vitesse continue 200 de telle sorte qu'un couple soit prélevé sur le pont 90 relié aux roues motrices. Ce prélèvement de couple permet le freinage des roues motrices quand le véhicule est préalablement en mouvement vers l'avant ou quand il est entrainé par la gravité sur une pente. 10 [0033] Le couple prélevé permet de plus la recharge du volant d'inertie 400 en énergie. [0034] Le couple précis prélevé sur les roues par le dispositif de transmission est déterminé grâce au pilotage du rapport du variateur de vitesse mécanique continue 200. [0035] La figure 5 présente un troisième sous-mode du mode de fonctionnement présenté initialement en figure 3, dit « marche arrière ». Là encore, l'embrayage 210 est 15 ouvert, l'embrayage 410 est fermé alors que l'embrayage 420 est ouvert, et le crabot 520 est également fermé. L'embrayage de sortie 80 est fermé. [0036] Il est possible de provoquer une marche arrière à l'aide des roues motrices entraînées par le pont 90 en faisant circuler le couple selon le même chemin que celui présenté en relation avec la figure 3, le pilotage du rapport du variateur de vitesse 20 mécanique continue 200 par l'unité de commande 700 permettant par contre l'application d'une rotation en sens inverse sur le pont 90, obtenue par l'application d'un effort résistif sur le premier train épicycloïdal 300 qui permet d'inverser le sens de rotation sur le pont 90. Le volant d'inertie 400 se décharge de son énergie contrairement au sous-mode de la figure 4. 25 [0037] II est remarquable que cette marche arrière s'effectue sans aucune consommation de carburant hydrocarbure. [0038] En figure 6, on a représenté un troisième mode de fonctionnement du dispositif de transmission, dit mode « thermique ». Dans ce mode de fonctionnement, l'embrayage d'entrée 210 est fermé, alors que le crabot 520 est ouvert. L'embrayage 410 est ouvert 30 alors que l'embrayage 420 est fermé. L'embrayage de sortie 80 est fermé. 3032392 8 [0039] Cela a pour conséquence d'immobiliser par rapport au carter 710 du dispositif de transmission le porte-satellite 330 du premier train épicycloïdal 300. Il en résulte également que le premier arbre d'entrée/sortie 230 du variateur de vitesse mécanique 200 est couplé, via le premier train épicycloïdal 300 et le deuxième train épicycloïdal 615 à 5 l'arbre de sortie 650. [0040] Le couple appliqué au pont 90 reliant les roues motrices est obtenu par le pilotage du rapport du variateur de vitesse mécanique continue 200, par l'unité de commande 700. [0041] Une unité de commande, par exemple l'unité 700, peut être configurée pour commander le changement de mode de fonctionnement et, le cas échéant, le sous-mode. 10 [0042] Le volant d'inertie 400 peut être remplacé par un accumulateur pneumatique. De plus, l'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation présentés mais s'étend à toutes les variantes dans le cadre de la portée des revendications. REVENDICATIONS1. Dispositif de transmission de puissance pour véhicule à moteur thermique (10), comprenant un train épicycloïdal (300) comprenant un premier, un deuxième et un troisième arbres d'entrée/sortie du train (310, 320, 330), un variateur de vitesse mécanique continu (200) comprenant un premier et un deuxième arbres d'entrée/sortie du variateur (230, 240), un arbre de sortie du dispositif (650), et un élément de stockage d'énergie (400), le premier arbre d'entrée/sortie du variateur (230) étant accouplé au premier arbre d'entrée/sortie du train (310), et l'arbre de sortie du dispositif (650) étant accouplé au deuxième arbre d'entrée/sortie du train (320), caractérisé en ce que le dispositif comprend de plus des moyens de commande et accouplement (700, 210, 410, 420, 520) pour : - accoupler l'élément de stockage d'énergie (400) et le troisième arbre d'entrée/sortie du train (330), - dans un premier mode de fonctionnement, accoupler le deuxième arbre d'entrée/sortie du variateur (240) au moteur thermique (10) pour injecter de la puissance dudit moteur thermique (10) vers l'arbre de sortie du dispositif (650) et l'élément de stockage d'énergie (400), - dans un deuxième mode de fonctionnement, accoupler ledit deuxième arbre d'entrée/sortie du variateur (240) à l'arbre de sortie du dispositif (650) et au deuxième arbre d'entrée/sortie du train (320) pour permettre une transmission de puissance entre uniquement ledit arbre de sortie du dispositif (650) et ledit élément de stockage d'énergie (400), - et commander un changement de mode de fonctionnement entre au moins les premier et deuxième modes. 2. Dispositif de transmission selon la revendication 1, les moyens de commande et accouplement (700, 210, 410, 420, 520) comprenant un crabot ou un synchroniseur (520) 3032392 10 pour immobiliser un pignon fou (510) monté sur le deuxième arbre d'entrée/sortie du train (320) en sorte d'accoupler le deuxième arbre d'entrée/sortie du variateur (240) à l'arbre de sortie du dispositif (650) et au deuxième arbre d'entrée/sortie du train (320). 3. Dispositif de transmission selon la revendication 1 ou la revendication 2, les moyens de 5 commande et accouplement (700, 210, 410, 420, 520) comprenant un premier embrayage sec (210) pour accoupler le deuxième arbre d'entrée/sortie du variateur (240) audit moteur thermique (10). 4. Dispositif de transmission selon l'une des revendications 1 à 3, les moyens de commande et accouplement (700, 210, 410, 420, 520) étant également adaptés, dans le 10 deuxième mode de fonctionnement, pour adapter le rapport de variation du variateur de vitesse mécanique continu (200) en sorte d'appliquer un couple souhaité en marche avant ou en marche arrière ou prélever un couple souhaité en marche avant sur l'arbre de sortie du dispositif (650). 5. Dispositif de transmission selon l'une des revendications 1 à 4, les moyens de 15 commande et accouplement (700, 210, 410, 420, 520) étant également adaptés pour dans un troisième mode de fonctionnement, désaccoupler le troisième arbre d'entrée/sortie du train (330) de l'élément de stockage d'énergie (400) et l'immobiliser vis-à-vis d'un carter (710) du dispositif. 6. Dispositif de transmission selon la revendication 5, dans lequel les moyens de 20 commande et accouplement (700, 210, 410, 420, 520) comprennent un deuxième embrayage sec (410) pour coupler le troisième arbre d'entrée/sortie du train (330) à l'élément de stockage d'énergie (400), et un troisième embrayage sec (420) pour immobiliser le troisième arbre d'entrée/sortie du train (330) vis-à-vis dudit carter (710). 7. Dispositif de transmission selon l'une des revendications 1 à 6, dans lequel le premier 25 arbre d'entrée/sortie du train (310) est la couronne du train épicycloïdal (300), le deuxième arbre d'entrée/sortie du train (320) est le soleil dudit train épicycloïdal (300) et le troisième arbre d'entrée/sortie du train (330) est le porte-satellite dudit train épicycloïdal (300). 8. Dispositif de transmission selon l'une des revendications 1 à 7, dans lequel le dispositif comprend un train d'engrenages (600) pour assurer une démultiplication entre le deuxième arbre d'entrée / sortie du train (320) et l'arbre de sortie du dispositif (650). 3032392 11 9. Dispositif de transmission selon l'une des revendications 1 à 8, dans lequel l'élément de stockage d'énergie (400) comprend un volant d'inertie (400). 10. Véhicule automobile comprenant un dispositif de transmission selon l'une des revendications 1 à 9. 5