Brevet FR3027981A1 — publié le 20160506

La présente invention se rapporte à un groupe motopropulseur comportant un dispositif de transmission à variation de vitesse et à un véhicule automobile de type hybride utilisant un tel groupe. Comme cela est déjà connu, un véhicule de type hybride comporte un groupe motopropulseur qui utilise seul ou en combinaison, comme mode d'entraînement en traction/propulsion, un moteur thermique à combustion interne avec un dispositif de transmission à variation de vitesse, et une machine électrique rotative reliée à une source électrique, telle qu'une ou plusieurs batteries. Cette combinaison a pour avantage d'optimiser les performances de ce véhicule, notamment en réduisant les émissions de polluants dans l'atmosphère et en diminuant la consommation en carburant. Ainsi, lorsque l'on souhaite déplacer le véhicule avec un couple important sur une grande plage de vitesses tout en limitant la génération de gaz d'échappement et de bruit, comme dans un site urbain, l'utilisation de la machine électrique est privilégiée. Par contre, le moteur thermique est utilisé pour déplacer ce véhicule lors d'utilisations où une puissance d'entraînement élevée et une grande autonomie de fonctionnement sont demandées. Il a été proposé, notamment dans la demande de brevet français N° 2 962 697 du demandeur, un groupe motopropulseur, notamment pour un véhicule hybride, avec un dispositif de transmission à variation de vitesse comprenant un train épicycloïdal de moteur avec un planétaire et une couronne reliés chacun à l'arbre du moteur thermique par un accouplement à commande contrôlée et à une partie fixe du véhicule par un accouplement unidirectionnel et un autre train épicycloïdal reliant le train épicycloïdal de moteur à une voie de transmission de mouvement à un essieu-moteur du véhicule. Dans un souci constant d'amélioration, le demandeur a encore perfectionné ce dispositif de transmission à vitesse. En effet, comme mieux décrit dans la demande précitée, lors d'un passage de vitesse, les deux accouplements à commande contrôlée sont dans une position telle que la vitesse et le couple-moteur de l'arbre-moteur n'est pas transmise à la couronne ainsi qu'au planétaire. Ceci a pour inconvénient d'entrainer une rupture dans la transmission de la vitesse ainsi que du couple-moteur à l'essieu-moteur, ce qui génère un inconfort de conduite pour le conducteur. La présente invention se propose de remédier aux inconvénients mentionnés ci-dessus grâce à une disposition simple et peu coûteuse assurant la continuité de la vitesse et du couple-moteur lors de passage de vitesse. A cet effet, l'invention concerne un groupe motopropulseur de véhicule automobile comportant un moteur thermique, un dispositif de transmission à variation de vitesse comprenant un train épicycloïdal de moteur avec un planétaire porté par un arbre creux et une couronne portée par un arbre creux entourant l'arbre creux du planétaire, ledit planétaire et ladite couronne étant reliés chacun à l'arbre du moteur thermique par un accouplement à commande contrôlée et à une partie fixe du véhicule par un accouplement unidirectionnel, et une voie de transmission de mouvement à un essieu-moteur, caractérisé en ce qu'il comprend un moyen de liaison à commande contrôlée entre les deux arbres creux. Le moyen de liaison à commande contrôlée peut comprendre au moins un patin radial logé dans la paroi de l'arbre du planétaire et coopérant avec l'arbre de la couronne. Le patin peut comprendre une extrémité supérieure avec une surface en un matériau de friction pour la liaison avec l'arbre creux de la couronne. Le patin peut être logé dans un alésage radial traversant la paroi de l'arbre et débouchant dans une chambre creuse de l'arbre. La chambre creuse peut être délimitée par au moins une partie de la paroi de l'arbre creux et deux cloisons transversales. La chambre peut être raccordée à un dispositif de mise sous pression. Le dispositif de mise sous pression peut comprendre une conduite d'amenée de fluide dans la chambre creuse et un dispositif de pression. Le dispositif de pression peut comprendre un piston et un dispositif de 10 commande de ce piston. Avantageusement, le fluide peut être l'huile de lubrification. L'invention concerne également un véhicule automobile de type hybride, qui 15 peut comprendre un groupe motopropulseur tel que mentionné ci-dessus et une machine motrice/génératrice. Les autres caractéristiques et avantages de l'invention vont apparaître maintenant à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre uniquement 20 illustratif et non limitatif, et à laquelle sont annexées : - la figure 1 qui est un schéma montrant un groupe motopropulseur selon l'invention appliqué à un système d'entraînement d'un véhicule hybride, et - la figure 2 qui est une vue à plus grande échelle d'un détail du dispositif de transmission. 25 Sur la figure 1, le groupe motopropulseur comprend un moteur thermique 10, notamment un moteur à combustion interne, avec un arbre-moteur 12, ici issu du vilebrequin de ce moteur, un dispositif de transmission à variation de vitesse 14 et un essieu-moteur 16 qui permet d'entraîner les roues motrices 18 du véhicule, 30 avantageusement par l'intermédiaire d'un pont différentiel 20. L'arbre-moteur 12 peut aussi voir une fonction d'arbre récepteur mais pour des raisons de simplification de la description, cet arbre reste dénommé arbre- moteur de manière à pouvoir le distinguer des autres arbres du dispositif de transmission. Le groupe motopropulseur comprend également une machine motrice/génératrice 22 avec un rotor 24. Cette machine est, uniquement à titre d'exemple, une machine électrique raccordée à des batteries (non représentées) qui est utilisée, soit en tant que moteur électrique pour le déplacement du véhicule, soit en tant que génératrice pour charger les batteries ou alimenter les accessoires électriques du véhicule. Le dispositif de transmission à variation de vitesse 14 comprend un train épicycloïdal principal 26, baptisé train épicycloïdal de moteur thermique, avec deux accouplements à commande contrôlée 28, 30, comme des embrayages à disque, et deux accouplements unidirectionnels automatiques, comme des roues libres 32, 34. Plus précisément, le train épicycloïdal de moteur 26 comprend un planétaire 36 avec un bandeau 38 denté extérieurement et porté par un flasque 40. Ce flasque est monté fixement sur un arbre creux cylindrique 42, dit arbre de planétaire, venant coiffer l'arbre 12 du moteur en étant libre en rotation mais fixe en translation par rapport à celui-ci. L'extrémité libre 44 de cet arbre prend appui dans un palier 46 porté par une partie fixe 48 du groupe motopropulseur du véhicule au travers de l'accouplement unidirectionnel 32, baptisé roue libre planétaire. L'arbre creux de planétaire est fermé de manière étanche par une cloison 50 25 au niveau de son extrémité 44 et porte, également de manière étanche, une cloison interne 52 qui est logée dans la partie creuse de cet arbre et en regard de l'extrémité libre de l'arbre-moteur 12 en délimitant ainsi une chambre creuse 54. Ce train comprend également une couronne 56 avec un anneau 58 denté intérieurement, placé concentriquement au planétaire, et un voile 60 relié à un 30 arbre creux cylindrique 62, dit arbre de couronne, venant entourer l'arbre creux 42 du planétaire tout en étant libre en rotation mais fixe en translation par rapport à celui-ci. Cette couronne est reliée extérieurement à la partie fixe 48 du groupe motopropulseur du véhicule par l'accouplement unidirectionnel 34, baptisé roue libre couronne. Comme mieux visible sur la figure 1, la cloison interne 52 est placée d'une manière telle que la chambre creuse 54 de l'arbre de planétaire 42 soit en concordance avec au moins une partie de l'arbre creux 62 de la couronne. Bien entendu, les deux roues libres 32 et 34 sont placées de manière telle que la couronne 56 et le planétaire 36 ne puissent tourner que dans le même sens et préférentiellement dans le même sens que l'arbre 12 du moteur. Enfin, ce train épicycloïdal de moteur comprend un porte-satellites 64 avec avantageusement trois satellites 66, en forme de roue à denture extérieure, placés dans un même intervalle angulaire l'un par rapport à l'autre (ici à 120°) et engrenant avec la couronne et le planétaire. Pour cela, l'anneau 58 de la couronne, le bandeau 38 du planétaire et les satellites 66 sont situés dans un même plan, ici dans un plan vertical en considérant la figure 1. Ces satellites sont portés chacun par un axe horizontal 68 en étant libres en rotation mais fixes en translation sur celui-ci. Ces axes de satellites sont reliés à une paroi verticale 70 reliée à un palier tubulaire 72, dit palier de porte-satellites, qui vient entourer l'arbre de planétaire 42 en étant libre en rotation sur celui-ci. Les extrémités libres des arbres du planétaire et de la couronne portent chacune un accouplement à commande contrôlée 28 et 30, de préférence un embrayage à disque. Ainsi l'embrayage 28, dit embrayage de planétaire, comprend un disque de friction 74, porté de manière fixe en rotation mais libre en translation axiale sur l'arbre de planétaire 42. Ce disque de friction est prévu pour être serré entre un plateau de réaction 76, monté fixement en translation et en rotation sur l'arbre 12 du moteur, et un plateau de pression 78, mobile en translation par rapport à ce plateau de pression tout en étant fixe en rotation avec celui-ci. Ce plateau de pression est commandé en déplacement axial par un actionneur de débrayage 80, ici sous la forme d'un levier 82 basculant sur un point fixe du groupe motopropulseur. Le plateau de pression 76 se poursuit, sur sa périphérie, par une paroi horizontale 84 qui porte, de manière fixe en rotation et libre en translation axiale, un autre disque de friction 86, coaxial au disque de friction 74 et qui fait partie de l'autre embrayage 30, dénommé embrayage de couronne. Ce disque est à même d'être serré entre un plateau de réaction 88, monté fixement en translation et en rotation sur l'extrémité libre de l'arbre de couronne 62, et un plateau de pression 90 mobile en translation axial sous l'action d'un autre actionneur de débrayage 92. Comme précédemment mentionné, cet actionneur est sous la forme d'un levier 94 basculant sur un point fixe du groupe motopropulseur. De manière avantageuse et comme mieux illustré sur la figure 1, le train épicycloïdal de moteur 26 est relié à un autre train épicycloïdal 96, dit train de distribution de mouvement. Ce train a pour rôle essentiel de transmettre le mouvement de rotation de la machine 22 vers l'essieu-moteur 16 lorsque le véhicule est en fonctionnement hybride et/ou du moteur 10 et du train épicycloïdal 26 vers cet essieu-moteur. A titre uniquement d'exemple, la paroi verticale 70 du porte-satellites 64 porte sur la face opposée à celle des satellites 66, un bandeau horizontal 100 denté intérieurement. Cette paroi et ce bandeau forment ainsi la couronne 102 du train épicycloïdal de distribution de mouvement. Ce train épicycloïdal de distribution de mouvement 96, qui est placé coaxialement au train épicycloïdal de moteur 26 en entourant l'arbre de planétaire 42, comprend un porte-satellites 104 avec avantageusement trois satellites 106, en forme de roue à denture extérieure, portés par des axes de satellites 108 et placés dans un même intervalle angulaire l'un par rapport à l'autre (ici à 120°) et engrenant avec la denture du bandeau 100 de la couronne 102. Ces satellites coopèrent également à engrènement avec un planétaire 110 qui comprend un bandeau 112 denté extérieurement et porté par un flasque 114. Ce flasque est monté fixement sur un arbre tubulaire 116, dit arbre de planétaire additionnel, qui vient entourer, librement en rotation mais fixement en translation, l'arbre de planétaire 42 du train épicycloïdal de moteur 26. L'extrémité libre de l'arbre tubulaire 116 porte fixement une roue dentée 118 qui coopère avec une autre roue dentée 120 portée fixement par le rotor 24 de la machine électrique. Les axes de satellites 108 sont portés par un plateau 122 faisant partie du porte-satellites et comportant un palier tubulaire 124 entourant librement en rotation mais fixement en translation l'arbre tubulaire de planétaire 116. Ce palier 124 porte fixement une roue dentée 126 qui coopère avec une roue dentée 128 liée à l'essieu-moteur 16. Cet ensemble des deux roues dentées forme ainsi une voie de transmission de mouvement entre le train épicycloïdal 96 et l'essieu 16. Ce train épicycloïdal 96 porte également un accouplement à commande contrôlée 130 permettant de relier sa couronne 102, soit au plateau 122, soit à la partie fixe 48 du groupe motopropulseur en fonction du mode d'entraînement souhaité pour le véhicule. Comme mieux visible en plus sur la figure 2, le dispositif de transmission comprend un moyen de liaison à commande contrôlée 132 entre l'arbre creux 42 du planétaire 36 et l'arbre creux 62 de la couronne 54 du train épicycloïdal de moteur 26. Ce moyen de liaison est ici sous la forme d'au moins un patin radial 134, ici deux patins diamétralement opposés, portés par la paroi circulaire 136 de l'arbre creux 42 de planétaire. Ces patins sont avantageusement de section circulaire et sont portés, à étanchéité, par des alésages 138 traversant de part en part la paroi 136 de l'arbre creux. Les patins présentent une extrémité supérieure 140 en vis-à-vis de la face interne 142 de la paroi 144 de l'arbre 62 avec un profil courbe sensiblement identique au profil de la face 142 en étant avantageusement en une matière de friction ainsi qu'une extrémité inférieure 146 en regard de la chambre creuse 54 et qui peut être soumise à l'action d'une force pour les déplacer en direction de la face interne 142 de la paroi 144. Bien entendu et cela sans sortir du cadre de l'invention, ces patins peuvent être entièrement en un matériau de friction. Dans l'exemple illustré sur les figures 1 et 2, cette force est générée par la mise sous pression de la chambre 54 par l'intermédiaire d'un dispositif de mise sous pression 147, en particulier hydraulique. Pour cela, la cloison d'extrémité 50 de l'arbre 42 est traversée par une conduite 148 d'amenée de fluide sous pression. Avantageusement, ce fluide est l'huile du dispositif de transmission à variation de vitesse ou de lubrification du moteur et l'introduction de ce fluide et sa mise sous pression à l'intérieur de la chambre 54 par la conduite 148 sont commandées par tous moyens connus 149, comme un piston 150 contrôlé par un moyen de commande 152. Bien entendu, tout autre dispositif de mise sous pression à la portée de l'Homme du métier, comme une pompe, par exemple à piston, peut être utilisé. Lors du fonctionnement du groupe motopropulseur avec le moteur thermique 10, l'un 28 des embrayages est en position embrayée alors que l'autre 30 des embrayages est en position débrayée pour obtenir un rapport de vitesse et le moyen de liaison à commande contrôlée 132 est inopérationnel. Dans ce cas, la vitesse (et le couple-moteur) provenant de l'arbre-moteur 12 est successivement transmise à l'embrayage 28, à l'arbre creux 42, au planétaire 36, au porte-satellite 64 du train épicycloïdal de moteur, puis à la couronne 102, au porte-satellites 104, aux roues dentées 126 et 128 et à l'essieu-moteur 16. Dans un autre rapport de vitesse, l'embrayage 28 passe de la position embrayée à la position débrayée et l'embrayage 30 passe de la position débrayée à la position embrayée. Durant ces déplacements, il se trouve une configuration où aucun des embrayages n'est actif et la vitesse (et le couple-moteur) du moteur n'est retransmise ni à l'arbre creux 42 du planétaire 36, ni à l'arbre creux 62 de la couronne. Ceci entraîne une rupture dans la transmission de vitesse et de couple- moteur et un à-coup lors de la position embrayée de l'embrayage 30. Pour remédier à cela, lors du changement de rapport de vitesse, le moyen de liaison à commande contrôlée 132 est activé. Pour cela, le moyen de commande 152 active le piston 150 pour qu'il injecte le fluide sous pression dans la chambre 54. Cette mise en pression de la chambre applique une force sur les extrémités inférieures 146 des patins en les poussant vers la paroi interne 142 de l'arbre creux 62. Après contact avec friction des extrémités supérieures 140 des patins, l'arbre 42 de planétaire est lié en rotation avec l'arbre 62 de la couronne et le mouvement de rotation de l'arbre 12 est retransmis aux trains 26 et 96 et à l'essieu. Ainsi, après contact avec friction des extrémités supérieures 140 des patins, l'arbre 42 de planétaire met en mouvement et accélère l'arbre 62 par son énergie cinétique. Par la même, l'arbre 42 ralentit. Lorsque le ralentissement de l'arbre 42 et l'accélération de l'arbre 62 sont initiés, le moyen de liaison à commande contrôlé 132 est alors désactivé et l'embrayage 30 est en position embrayée. Ceci permet d'avoir un moyen ponctuel qui ne relie jamais les deux arbres de manière permanente mais se satisfait, par la friction, de transférer l'énergie cinétique de l'arbre en mouvement, voué à s'arrêter, vers l'arbre destiné à se mettre en mouvement. De cette manière, la transition est accélérée et la coupure de couple est limitée tout en étant quasi insaisissable pour le conducteur. Le planétaire 36 est alors à l'arrêt alors que la couronne 56 est entraînée en rotation par l'arbre moteur 12 sous la mise en action de l'embrayage 30. De ce fait, en diminuant le temps mort (le temps nécessaire pour que l'arbre 62 s'arrête) durant lequel le couple ne peut pas être transmis du moteur vers les roues, la rupture de couple est moins perceptible par le conducteur, mais également, l'énergie nécessaire pour compenser le couple à la roue durant cette transition diminue. Il est évidemment à la portée de l'homme du métier de paramétrer la durée pendant laquelle ce moyen de liaison est actif ou de prévoir tous moyens, comme 30 des capteurs, pour déterminer les positions débrayées/embrayées des embrayages. REVENDICATIONS1) Groupe motopropulseur de véhicule automobile comportant un moteur thermique (10), un dispositif de transmission de variation de vitesse (14) comprenant un train épicycloïdal de moteur (26) avec un planétaire (36) porté par un arbre creux (42) et une couronne (56) portée par un arbre creux (62) entourant l'arbre creux (42) du planétaire, ledit planétaire et ladite couronne étant reliés chacun à l'arbre (12) du moteur thermique (10) par un accouplement à commande contrôlée (28, 30) et à une partie fixe (48) du véhicule par un accouplement unidirectionnel (32, 34), et une voie de transmission de mouvement (126, 128) à un essieu-moteur (16), caractérisé en ce qu'il comprend un moyen de liaison à commande contrôlée (132) entre les deux arbres creux (42, 62). 2) Groupe motopropulseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen de liaison à commande contrôlée comprend au moins un patin radial (134) logé dans la paroi (136) de l'arbre (42) du planétaire et coopérant avec l'arbre (62) de la couronne. 3) Groupe motopropulseur selon la revendication 2, caractérisé en ce que le patin (134) comprend une extrémité supérieure (140) avec une surface en un matériau de friction pour la liaison avec l'arbre creux (62) de la couronne. 4) Groupe motopropulseur selon la revendication 2 ou 3, caractérisé en ce que le patin est logé dans un alésage radial (138) traversant de part en part la paroi (136) de l'arbre (42) et débouchant dans une chambre creuse (54) de l'arbre (42). 5) Groupe motopropulseur selon la revendication 4, caractérisé en ce que la chambre creuse (54) est délimitée par au moins une partie de la paroi (136) de l'arbre (42) et deux cloisons transversales (50, 52). 6) Groupe motopropulseur selon la revendication 4 ou 5, caractérisé en ce que la chambre (54) est raccordée à un dispositif de mise sous pression (147). 7) Groupe motopropulseur selon la revendication 6, caractérisé en ce que le dispositif de mise sous pression (147) comprend une conduite d'amenée de fluide (148) dans la chambre creuse (54) et un dispositif de pression (149). 8) Groupe motopropulseur selon la revendication 7, caractérisé en ce que le dispositif de pression (149) comprend un piston (150) et un dispositif de commande (152) de ce piston. 9) Groupe motopropulseur selon la revendication 7 ou 8, caractérisé en ce que le fluide est l'huile de lubrification. 10) Véhicule automobile de type hybride, caractérisé en ce qu'il comprend un groupe motopropulseur selon l'une des revendications précédentes et une machine motrice/génératrice (22).15