Brevet FR3033740A1 — publié le 20160923

MODULE HYDRAULIQUE DISPOSE ENTRE UN MOTEUR THERMIQUE ET UNE TRANSMISSION, COMPORTANT UN MOYEN D'ACCOUPLEMENT ET UNE MACHINE HYDRAULIQUE La présente invention concerne un module hydraulique prévu pour être disposé entre un moteur thermique et une transmission d'un véhicule automobile hybride, ainsi qu'un véhicule automobile hybride équipé d'un tel module. Les véhicules hybrides comportent généralement un moteur thermique alimenté par un carburant, formant une motorisation principale, et une deuxième motorisation reliée à une réserve d'énergie auxiliaire, qui peut fonctionner en moteur en consommant cette énergie, ou à l'inverse fonctionner en génératrice en produisant une énergie rechargeant cette réserve lors des freinages du véhicule. L'énergie auxiliaire peut être en particulier l'électricité ou une pression hydraulique. Un type de véhicule hybride connu, présenté notamment par le document US-A1-20120258838, comporte une machine électrique disposée entre l'embrayage monté en sortie du moteur thermique, et la transmission, qui est reliée à des batteries de stockage pour à partir d'une rotation de l'arbre d'entrée de cette transmission, récupérer une énergie électrique, ou délivrer un couple moteur sur cet arbre. Cependant les batteries électriques sont lourdes et encombrantes par rapport à la quantité d'énergie qu'elles peuvent stocker. De plus elles sont chères, et présentent par leurs matériaux un impact important sur l'environnement pour leur fabrication et leur recyclage. Un autre type de véhicule hybride connu, présenté notamment par le document FR-A1-2973302, comporte une transmission équipée d'un train planétaire comprenant une couronne reliée à un moteur thermique, un pignon planétaire relié à une pompe hydraulique, et un porte-satellites relié à un différentiel de sortie entraînant les roues motrices. La transmission comporte de plus une entrée liée à une machine hydraulique pouvant travailler en moteur ou en pompe, qui peut être reliée au 3033740 2 différentiel de sortie par deux rapports de démultiplication différents, commandés par un manchon de synchronisation. Toutefois ce véhicule nécessite une transmission spécifique dédiée pour cette application, qui ne peut pas être réutilisée sur d'autres types de 5 véhicules. Cette transmission fabriquée alors en petite série, coûte relativement cher. La présente invention a notamment pour but d'éviter ces inconvénients de la technique antérieure. Elle propose à cet effet un module hydraulique intermédiaire prévu pour 10 être disposé entre un moteur thermique et une transmission d'un véhicule hybride hydraulique, pour relier un arbre d'entrée lié à ce moteur et un arbre de sortie lié à cette transmission, caractérisé en ce qu'il comporte dans un carter fermé un moyen d'accouplement commandé des arbres d'entrée et de sortie, et une machine hydraulique entraînée par l'arbre de sortie, pouvant 15 fonctionner en moteur et en frein, ce carter fermé comprenant de plus un réservoir de fluide à la pression atmosphérique d'alimentation de cette machine. Un avantage de ce module hydraulique est que l'on regroupe plusieurs fonctions dans le même carter fermé, notamment le réservoir à la pression 20 atmosphérique et le moyen d'accouplement, ce qui permet de réaliser en interne les différents canalisations reliant ses fonctions, en évitant des moyens extérieurs nécessitant des connexions, qui ajouteraient de la complexité et des coûts. De plus ce module s'interposant entre le moteur thermique et la 25 transmission sans modifier cette transmission, on ne change pas l'architecture du véhicule et on peut utiliser des boîtes de vitesses manuelles ou automatisées standards, ce qui permet de limiter les coûts. Le module hydraulique intermédiaire selon l'invention peut de plus comporter une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être 30 combinées entre elles. En particulier, le moyen d'accouplement peut être un embrayage du type humide. 3033740 3 Dans ce cas, le module hydraulique comporte avantageusement à l'intérieur du carter fermé un dispositif de contrôle du moyen d'accouplement commandé. Avantageusement, le module hydraulique comporte à l'intérieur du 5 carter fermé une unité de filtration et de refroidissement du fluide, recevant une circulation d'un liquide de refroidissement venant de l'extérieur. Avantageusement, les arbres d'entrée et de sortie sont alignés axiale ment. Selon un mode de réalisation, l'axe de la machine hydraulique est 10 décalé latéralement par rapport à l'axe des arbres d'entrée et de sortie. Dans ce cas, avantageusement la machine hydraulique comporte un barillet recevant sur son contour extérieur un pignon mené qui est engrené sur un pignon menant lié à l'arbre de sortie. Selon un autre mode de réalisation, l'axe de la machine hydraulique est 15 aligné sur les arbres d'entrée et de sortie, le module hydraulique comportant un train planétaire comprenant un élément lié à l'arbre d'entrée, et un autre entraînant cette machine hydraulique. Dans ce cas, avantageusement le module hydraulique comporte un frein freinant un des éléments du train planétaire, pour réaliser le moyen 20 d'accouplement commandé. L'invention a aussi pour objet un véhicule automobile hybride utilisant une énergie hydraulique, comprenant un moteur thermique entraînant une transmission, ce véhicule comportant un module hydraulique comprenant l'une quelconque des caractéristiques précédentes, qui est disposé entre le 25 moteur thermique et la transmission. 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 de principe du montage d'un module 30 hydraulique selon l'invention ; - la figure 2 est un schéma de principe du contenu de ce module hydraulique ; 3033740 4 - la figure 3 est un schéma d'une machine hydraulique d'un type connu ; - la figure 4 est un schéma d'une machine hydraulique adaptée pour un module hydraulique selon l'invention ; - la figure 5 est un schéma d'un module hydraulique selon l'invention 5 présentant une machine hydraulique déportée ; et - la figure 6 est un schéma d'un module hydraulique selon l'invention présentant une machine hydraulique concentrique. La figure 1 présente un module hydraulique fermé 4 recevant d'un côté la puissance de l'arbre 6 d'un moteur thermique 2, appelé par la suite arbre 10 d'entrée, pour la renvoyer vers l'arbre 8 d'une transmission 10 comprenant différents rapports, appelé par la suite arbre de sortie. Les deux arbres d'entrée 6 et de sortie 8 sont alignés suivant un même axe, ce qui permet de garder une configuration d'origine habituellement utilisée sur les véhicules automobiles. 15 La transmission 10 peut être notamment une boîte de vitesses à commande manuelle ou à commande robotisée, une transmission à variation continue, une transmission à double embrayages ou une boîte automatique. Le module hydraulique 4 comporte le moyen d'accouplement commandé généralement disposé à l'entrée de la transmission 10 pour la 20 séparer du moteur thermique 2, notamment un embrayage à sec pour une boîte de vitesses manuelle ou robotisée, un double embrayage pour une boîte de vitesses à doubles embrayages, ou un convertisseur de couple pour une boîte de vitesses automatique. La figure 2 présente le module hydraulique 4 comprenant un carter 25 fermé 12 recevant le mouvement de l'arbre d'entrée 6, qui entraîne successivement suivant un même axe un premier volant d'inertie 20, un système d'amortissement des vibrations en torsion 22, un embrayage 24, et un deuxième volant d'inertie 26. Le mouvement est transmis ensuite suivant le même axe à un arbre 30 interne 14, qui est prolongé par l'arbre de sortie 8 relié à la transmission. En variante l'arbre interne 14 peut être constitué directement par l'extrémité de l'arbre de sortie 8. 3033740 5 Le module hydraulique 4 comporte en option un entraînement d'accessoires du véhicule 28, en particulier un alternateur, qui est entraîné dans cet exemple par un couple de pignons 30 prenant le mouvement sur l'arbre interne 14. 5 Un autre couple de pignons 32, 80 prenant le mouvement sur l'arbre interne 14, entraîne une machine hydraulique 34 qui peut fonctionner dans les deux sens de rotation, en délivrant un couple moteur sur cet arbre à partir d'une énergie hydraulique reçue d'un accumulateur haute pression 38, ou en appliquant un couple de freinage sur cet arbre avec un fonctionnement en 10 génératrice rechargeant cet accumulateur. Une vanne de sortie haute pression 36 disposée en sortie de la machine hydraulique 34 vers l'accumulateur haute pression 38, comporte une position de libre passage dans les deux sens pour un fonctionnement en moteur de la machine recevant le fluide de cet accumulateur, et une position 15 comprenant un clapet anti-retour permettant seulement la recharge de l'accumulateur haute pression en fluide venant de cette machine pour un fonctionnement en génératrice. Un deuxième accumulateur basse pression 40 disposé comme l'accumulateur haute pression 38 à l'extérieur du carter fermé 12, est relié à 20 la machine hydraulique 34 par une unité de filtration et de refroidissement 48, afin de faire travailler cette machine par un transfert de fluide entre ces deux accumulateurs. L'accumulateur basse pression 40 travaillant par exemple à une pression de l'ordre de 20bars, permet d'améliorer le rendement général, et 25 d'obtenir un fonctionnement silencieux en évitant un phénomène de cavitation, qui peut de plus entraîner des défaillances. Un élément de sécurité 42 disposé entre l'accumulateur haute pression 38 et accumulateur basse pression 40, limite l'écart de pression entre ces deux accumulateurs à un seuil maximum ce qui permet notamment de 30 maîtriser des dysfonctionnements. L'unité de filtration et de refroidissement 48 est alimentée par une pompe de relevage 44 puisant le fluide dans un réservoir interne à la 3033740 6 pression atmosphérique 46, pour recharger en fluide le circuit basse pression comprenant son accumulateur 40, en fonction des différentes pertes des composants. L'unité de filtration et de refroidissement 48 comporte une circulation de 5 liquide de refroidissement venant de l'extérieur, comprenant une entrée 50 et une sortie 52 du carter fermé 12. Le réservoir interne 46 recueille les pertes des différents composants, en particulier celles de la machine hydraulique 34, et fournit le fluide de lubrification des différents composants internes en fonctionnement, 10 notamment les engrenages des couples de pignons 30, 32, 80. On peut en particulier prévoir une lubrification directe des composants nécessitant un flux de fluide, comme les couples de pignons 30, 32, 80, en les disposant en-dessous des fuites de la machine hydraulique 34. La basse pression fournie par l'unité de filtration et de refroidissement 15 48, est suffisante pour être aussi délivrée à un système de contrôle de l'embrayage 54 qui pilote cet embrayage 24. Le système de contrôle de l'embrayage 54 peut être en particulier un vérin qui effectue le serrage de cet embrayage 24, le fluide en retour vidant ce vérin étant reconduit vers le réservoir interne 46. 20 Avantageusement on prévoit un embrayage 24 du type humide qui est compact, et qui peut être ainsi directement lubrifié et refroidi par le fluide contenu dans le carter fermé 12. La basse pression peut aussi servir à commander une transmission 10 comprenant des changements de vitesse automatisés, en alimentant des 25 valves et des vérins de commande. On obtient un module hydraulique 4 comprenant un certain nombre de fonctions internes autonomes, qui nécessite en plus des liaisons mécaniques un minimum de connexions vers l'extérieur. On a notamment un branchement sur les deux réservoirs haute 38 et basse pression 40, un 30 branchement sur l'entrée 50 et la sortie 52 du liquide de refroidissement, ainsi que des connexions électriques pour commander les composants électriques internes comme des électrovannes. 3033740 7 La figure 3 présente une machine hydraulique 34 d'un type connu, comprenant un arbre d'entrée 90 maintenu par deux roulements 68 disposés axialement de chaque côté du carter 92 de manière à obtenir un espacement important. Le mécanisme intérieur de la machine hydraulique 34 comprenant 5 le barillet 60, ses pistons axiaux 62 et le plateau inclinable d'actionnement des pistons 64, est disposé axialement entre les deux roulements 68. Le plateau inclinable 64 comporte un centre d'inclinaison qui se trouve au point 0, disposé axialement dans une partie médiane de ce plateau. Cette inclinaison est réglée par deux vérins V agissant axialement, qui sont 10 disposés en deux points diamétralement opposés par rapport à l'axe. Le côté avant de l'arbre 90 passe après le roulement 68, par un joint d'étanchéité dynamique à lèvre 94 pour sortir du carter 92, son extrémité supportant un pignon 80 recevant le mouvement d'un arbre parallèle portant un pignon correspondant engrenant dessus. 15 On obtient une machine hydraulique 34 présentant un encombrement axial important, l'épaisseur de la paroi arrière du carter 92, des deux roulements 68, du joint d'étanchéité 94 et du pignon 80 venant s'ajouter à la longueur de son mécanisme intérieur. La figure 4 présente une machine hydraulique 34 comprenant un barillet 20 60 recevant sur son contour radialement extérieur deux roulements 68 disposés axialement aux extrémités de ce barillet, qui sont prévus pour être maintenus dans le carter du module hydraulique 4 tout en assurant une bonne stabilité au barillet. Un pignon 80 fixé sur le contour extérieur du barillet 60, axialement 25 entre les deux roulements 68, permet la transmission du mouvement vers un arbre parallèle portant un pignon complémentaire engrenant dessus. Le pignon 80 peut être rapporté sur le barillet 60, ou taillé directement dans la matière de ce barillet. Le plateau inclinable 64 comporte un centre d'inclinaison qui se trouve 30 au point 0, disposé axialement à l'extérieur de ce plateau vers l'arrière, dans le barillet 60. Cette inclinaison est réglée par un vérin V agissant radialement, à une certaine distance axiale du point 0 pour obtenir un effort d'inclinaison. 3033740 8 On notera que le vérin V disposé radialement sur le côté, n'ajoute pas de longueur axiale sur la machine hydraulique 34. On obtient pour cette version un ensemble compact axialement. La figure 5 présente un module hydraulique 4 comprenant le premier 5 volant d'inertie 20 se trouvant à l'extérieur du carter fermé 12. La machine hydraulique 34 réalisée suivant le modèle présenté figure 4, disposée parallèlement à l'arbre interne 14, comprend un barillet 60 guidé dans le carter fermé 12 par les deux roulements 68 entourant ce barillet. Le pignon mené 80 fixé directement autour du barillet 60 entre les deux 10 roulements 68, engrène avec le pignon menant 32 fixé sur l'arbre interne 14. Un bloc hydraulique de commande 58 est disposé vers l'extérieur du carter fermé 12 dans un secteur opposé à celui occupé par la machine hydraulique 34, afin de ne pas augmenter l'encombrement radial global du module hydraulique 4. 15 On obtient pour ce module hydraulique 4 comprenant la machine hydraulique 34 déportée, un ensemble qui peut être axialement court. La figure 6 présente un module hydraulique 4 comprenant deux volants d'inertie 20 recevant un système d'amortissement des vibrations 22 disposé entre eux, qui se trouvent à l'extérieur du carter fermé 12. La machine 20 hydraulique 34 est disposée suivant l'axe des arbres d'entrée 6 et de sortie 8 du module hydraulique 4. Le barillet de cette machine 60 est directement relié à l'arbre de sortie 8. L'entrée de la puissance venant du moteur thermique 2 se fait par l'arbre d'entrée creux de grand diamètre 6, qui entraîne la couronne 25 extérieure 70 d'un train planétaire comprenant un porte-satellites 72 relié directement au barillet 60 de la machine hydraulique 34. Le pignon solaire 74 du train planétaire est relié à une forme cylindrique concentrique, entourée par un frein à bande 76 qui peut assurer son freinage progressif. Le barillet 60 de la machine hydraulique 34 est guidé par les deux 30 roulements 68 l'entourant, qui sont répartis axialement à ses extrémités, le roulement du côté du moteur thermique 2 étant disposé à l'intérieur de l'arbre creux d'entrée de grand diamètre 6. La liaison avec le porte-satellites 72 3033740 9 formant le moyen d'entraînement en rotation du barillet 60, est fixée axialement sur ce barillet entre les deux roulements 68. Le plateau inclinable 64 de commande des pistons 62, est disposé aussi à l'intérieur de l'arbre d'entrée creux de grand diamètre 6. 5 Le frein à bande 76 constitue un moyen d'accouplement entre l'arbre d'entrée 6 et l'arbre de sortie 8 du module hydraulique 4, par le freinage du pignon solaire 74 du train planétaire donnant un entraînement progressif du porte satellite 72 avec une réduction de la vitesse, qui entraîne alors directement le barillet de la machine hydraulique 60 relié à l'arbre de sortie. 10 On obtient pour ce module hydraulique 4 comprenant la machine hydraulique 34 coaxiale, un ensemble qui est plus long axialement que la version présentée figure 5, mais qui peut comporter des dimensions radiales réduites. On notera que ces deux versions de module hydraulique 4 comportent 15 un carter fermé 12 qui peut être globalement cylindrique, avec un contour extérieur sensiblement aligné sur celui du volant d'inertie d'entrée 20. On peut alors loger ce module hydraulique 4 entre le moteur thermique 2 et la transmission 10 en prenant la place dédiée habituellement à l'embrayage à sec des boîtes de vitesses manuelles, ou au convertisseur de couple des 20 transmissions automatiques. On notera aussi qu'en regroupant un grand nombre de fonctions hydrauliques dans le carter fermé 12, on diminue le nombre de canalisations extérieures nécessaires, notamment vers le réservoir de fluide à la pression atmosphérique 46 qui est interne. 25 Le véhicule hybride peut conserver un type de transmission 10 produit en grande série et de manière économique, en intercalant simplement le module hydraulique 4 entre cette transmission et le moteur thermique 2 pour réaliser l'hybridation. REVENDICATIONS1. Module hydraulique intermédiaire prévu pour être disposé entre un moteur thermique (2) et une transmission (10) d'un véhicule hybride hydraulique, pour relier un arbre d'entrée (6) lié à ce moteur et un arbre de sortie (8) lié à cette transmission, caractérisé en ce qu'il comporte dans un carter fermé (12) un moyen d'accouplement commandé (24, 76) des arbres d'entrée (6) et de sortie (8), et une machine hydraulique (34) entraînée par l'arbre de sortie, pouvant fonctionner en moteur et en frein, ce carter fermé comprenant de plus un réservoir de fluide à la pression atmosphérique (46) d'alimentation de cette machine. 2 - Module hydraulique selon la revendication 1, caractérisé en ce que le moyen d'accouplement est un embrayage (24) du type humide. 3 - Module hydraulique selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'il comporte à l'intérieur du carter fermé (12) un dispositif de contrôle du moyen d'accouplement commandé (54). 4 - Module hydraulique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comporte à l'intérieur du carter fermé (12) une unité de filtration et de refroidissement du fluide (48), recevant une circulation d'un liquide de refroidissement venant de l'extérieur (50, 52). 5 - Module hydraulique selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les arbres d'entrée (6) et de sortie (8) sont alignés axialement. 6 - Module hydraulique selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'axe de la machine hydraulique (34) est décalé latéralement par rapport à l'axe des arbres d'entrée (6) et de sortie (8). 7 - Module hydraulique selon la revendication 6, caractérisé en ce que la machine hydraulique (34) comporte un barillet (60) recevant sur son contour extérieur un pignon mené (80) qui est engrené sur un pignon menant (32) lié à l'arbre de sortie (8). 8 - Module hydraulique selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'axe de la machine hydraulique (34) est aligné sur les arbres d'entrée (6) et 3033740 11 de sortie (8), et en ce qu'il comporte un train planétaire comprenant un élément (70) lié à l'arbre d'entrée (6), et un autre (72) entraînant cette machine hydraulique. 9 - Module hydraulique selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'il 5 comporte un frein (76) freinant un des éléments (74) du train planétaire, pour réaliser le moyen d'accouplement commandé. 10 - Véhicule automobile hybride utilisant une énergie hydraulique, comprenant un moteur thermique (2) entraînant une transmission (10), caractérisé en ce qu'il comporte un module hydraulique (4) réalisé suivant 10 l'une quelconque des revendications précédentes, qui est disposé entre le moteur thermique (2) et la transmission (10).