Brevet FR3029857A1 — publié le 20160617

Groupe motopropulseur de véhicule hybride à division de puissance et à rapport de vitesse variable La présente invention concerne les véhicules automobiles, en particulier les groupes motopropulseurs de véhicules hybrides à division de puissance ayant deux sources de puissance. Un groupe motopropulseur hybride comprend généralement un moteur à combustion interne, comme un moteur diesel ou à essence, et un ou plusieurs moteurs/générateurs. Différents modes de fonctionnement, comme un mode de fonctionnement par moteur thermique seul, un mode de fonctionnement tout électrique et un mode de fonctionnement variable électriquement sont établis en mettant en prise des freins et/ou embrayages dans différentes combinaisons et en commandant le moteur thermique et le ou les moteur(s) électrique(s). Les unités de division de puissance actuelles dans les véhicules hybrides parallèles utilisent une boîte de vitesses épicycloïdale ayant un mécanisme complexe. En outre, les engrenages de boîte épicycloïdaux doivent être précis pour assurer la répartition des charges. Ces unités de division de puissance présentent comme inconvénients d'avoir des charges de roulements élevées, un dessin complexe ainsi qu'une inaccessibilité en cas de maintenance. De plus, un tel dispositif ne permet pas un rapport de vitesse variable puisqu'il fonctionne avec des engrenages fixes ayant un rapport de vitesse fixe. La puissance de sortie d'un moteur thermique normal varie avec le régime du moteur et la puissance de sortie d'un moteur électrique varie avec l'entrée de courant. A faible vitesse, la sortie est très faible pour les deux types de moteurs. Pour améliorer les performances du véhicule, les deux moteurs doivent fonctionner à un régime plus élevé ou la puissance des deux sources doit être appliquée simultanément. On fait ainsi varier continuellement le régime du moteur thermique et le régime du moteur 3029857 2 électrique pour atteindre les vitesses et performances voulues du véhicule. Il existe un besoin pour fournir une unité de division de puissance qui permette le maintien d'un régime constant pour le 5 moteur thermique et pour le moteur électrique. Le but de la présente invention est de fournir une transmission à division de puissance et à variation continue utilisée dans un véhicule hybride ayant un premier moteur, comme un moteur à combustion interne, et un deuxième moteur, comme un moteur 10 électrique. Un objet particulier de la présente invention est de fournir un groupe motopropulseur de véhicule hybride à division de puissance comprenant au moins deux sources de puissance connectées chacune à un système d'embrayage centrifuge par un arbre d'entrée, chaque 15 système d'embrayage centrifuge étant connecté en entraînement aux roues du véhicule par l'intermédiaire d'un mécanisme différentiel. Ledit groupe motopropulseur comprend deux rouleaux, connectés chacun à une source de puissance et en contact avec un tambour conique monté dans ledit groupe motopropulseur. 20 Le groupe motopropulseur comporte une boîte de vitesses progressive pour fournir des rapports de vitesse variables supplémentaires afin d'étendre la plage de conversion de transmission globale du système. De façon avantageuse, le premier rouleau est connecté à un 25 premier arbre de rouleau relié au système d'embrayage centrifuge de la première source de puissance et le deuxième rouleau est connecté à un premier arbre de rouleau relié au système d'embrayage centrifuge de la deuxième source de puissance. Les rouleaux sont conçus de telle façon que l'on peut faire 30 pivoter leur angle autour de leur axe des Y. L'angle de chaque rouleau peut ainsi être commandé par des signaux transmis par la première source de puissance, la deuxième source de puissance et des capteurs de vitesse du véhicule. Lesdits 3029857 3 signaux peuvent être transmis à un système mécanique ou hydraulique adapté pour guider l'angle de chaque rouleau. L'angle des rouleaux peut être similaire ou différent, et compris chacun entre -60° et +60°. 5 Dans un mode de réalisation, les systèmes d'embrayages centrifuges, les arbres d'entrée, les arbres de sortie, les rouleaux et le tambour conique sont montés dans un boîtier commun. Une source de puissance peut être un moteur à combustion interne et l'autre source de puissance peut être un moteur électrique. 10 La présente invention sera mieux comprise à l'étude de la description détaillée d'un nombre de modes de réalisation considérés à titre d'exemples entièrement non limitatifs et illustrés par les dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 montre une vue schématique d'un groupe 15 motopropulseur de véhicule hybride à division de puissance de conception connue ; - les figures 2, 3 et 4 montrent des vues schématiques d'un groupe motopropulseur de véhicule hybride à division de puissance selon la présente invention, sous trois conditions de fonctionnement de 20 véhicule différentes. Comme illustré sur la figure 1, un groupe motopropulseur de véhicule hybride 10 comprend un moteur thermique 11, un moteur électrique 12, une transmission 13 recevant un couple d'un premier arbre d'entrée de couple 14 du moteur 11, et une batterie 15 connectée 25 au moteur électrique 12. La transmission 13 comprend un train planétaire 16 qui transmet le couple à des engrenages à rapport fixe 17 reliés aux roues de traction 18 du véhicule par un arbre de sortie de couple 19. Un mécanisme différentiel peut être placé entre les engrenages à rapport fixe 17 et l'arbre de sortie de couple 19. 30 L'engrenage fixe 17 se met en prise avec le moteur électrique 12 au moyen d'un deuxième arbre d'entrée 20. La batterie 15 fournit de l'énergie électrique au moteur électrique 12. Un alternateur 21 est connecté à la batterie 15 et au moteur électrique 12. 3029857 4 Ces unités à division de puissance présentent comme inconvénient d'avoir des charges de roulements élevées, une conception complexe ainsi qu'une inaccessibilité en cas de maintenance. En outre, un tel dispositif ne permet pas de rapport de 5 vitesses variable puisqu'il fonctionne avec des engrenages fixes ayant un rapport d'engrenages fixe. La puissance délivrée par un moteur thermique normal varie avec le régime du moteur et la puissance délivrée par un moteur électrique varie avec l'entrée du courant. A faible vitesse, la sortie est 10 très faible pour les deux types de moteurs. Pour améliorer les performances du véhicule, le moteur thermique et le moteur électrique doivent fonctionner à un régime plus élevé ou la puissance des deux sources doit être appliquée simultanément. On fait ainsi varier continuellement le régime du moteur thermique et le régime du moteur 15 électrique pour atteindre les vitesses et performances voulues du véhicule. Comme représenté sur les figures 2 à 4, un système de groupe motopropulseur hybride 30 utilisé dans un véhicule hybride comporte une première source de puissance 31 comme un moteur à combustion 20 interne, par exemple un moteur diesel ou à essence, et une deuxième source de puissance 32, comme un moteur électrique. En variante, il est possible d'utiliser deux sources de puissance identiques. La transmission 30 a un premier arbre d'entrée 33 relié au moteur thermique 31, un deuxième arbre d'entrée 34 relié au moteur 25 électrique 32, et des systèmes d'embrayages centrifuges 35, 36 montés sur chaque arbre d'entrée 33, 34 et reliés à des arbres de sortie 37, 38 qui délivrent un couple de sortie aux roues du véhicule par l'intermédiaire d'un mécanisme différentiel 40. La transmission 30 comprend deux systèmes de paliers à 30 rouleaux 41, 42. Le premier système de palier à rouleau 41 est relié à un premier arbre de rouleau 43 solidaire du système d'embrayage centrifuge 35 du moteur thermique. Le deuxième système de palier à rouleau 42 est relié à un premier arbre de rouleau 44 solidaire du système d'embrayage centrifuge 36 du moteur électrique. 3029857 5 Chaque rouleau 41, 42 est en contact avec un tambour conique mobile 45. L'angle de chaque rouleau 41, 42 est commandé par les signaux transmis par le moteur thermique 31, le moteur 32 et des capteurs de 5 vitesse du véhicule (non représentés). Suite au changement de régime du moteur 32 et du moteur thermique 31, l'angle des rouleaux 41, 42 varie en conséquence pour avoir le même régime dans le tambour conique 45. Pour mettre les deux rouleaux 41, 42 à la même vitesse que le 10 tambour conique 45, on les fait pivoter lentement autour de leur axe des Y avec des angles différents. Leur point de contact sur le tambour conique 45 varie ainsi en un mouvement continu et infiniment progressif. En fait, le rayon du parcours sur le rouleau 41 du moteur thermique est égal au rayon du parcours du rouleau 42 du moteur 15 électrique. Ceci crée un nombre infini de rapports d'engrenage. Quand le mode d'entraînement est sélectionné entre le moteur thermique 31, le moteur 32 ou les deux sources, les signaux reçus sont transmis à un système mécanique ou hydraulique 46 adapté pour guider l'angle de chaque rouleau 41, 42. 20 La figure 2 montre la position des rouleaux 41, 42 quand le moteur thermique 31 agit en tant que source de puissance unique, en d'autres termes quand le régime du moteur thermique est supérieur au régime du moteur électrique. La figure 3 montre la position des rouleaux 41, 42 quand le 25 moteur électrique 32 agit en tant que source de puissance unique, en d'autres termes quand le régime du moteur thermique est inférieur au régime du moteur électrique. La figure 4 montre la position des rouleaux 41, 42 quand le moteur thermique est en marche et que la batterie du groupe 30 motopropulseur est dans un mode d'entraînement parallèle, en d'autres termes quand le régime du moteur thermique est égal au régime du moteur électrique. 3029857 6 L'unité de division de puissance est montée dans un boîtier commun 47 ayant un support de montage pour tous les arbres d'entrée et de sortie 33, 34, 37, 38 et le tambour conique 45. Habituellement, quand le véhicule accélère ou décélère, la 5 puissance délivrée peut ne pas être établie et il peut alors se produire un temps de latence de la puissance. Dans ce cas, l'unité de commande sélectionne la combinaison de rouleaux en se basant sur le meilleur rapport pour s'adapter aux conditions de fonctionnement du véhicule. L'angle de chaque rouleau est compris par exemple entre -60° 10 et +6 0° Une telle unité de division de puissance offre un confort de conduite associé au bon rendement du groupe motopropulseur hybride. En outre, aucun engrenage mécanique fixe n'est utilisé. Le groupe motopropulseur est ainsi capable de répondre instantanément à la 15 commande de la pédale d'accélérateur, en donnant une accélération lisse et rapide, et il est compatible avec des couples très élevés. REVENDICATIONS1. Groupe motopropulseur de véhicule hybride à puissance divisée comprenant au moins deux sources de puissance (31, 32) connectées chacune à un système d'embrayage centrifuge (35, 36) par un arbre d'entrée (33, 34), chaque système d'embrayage centrifuge (35, 36) étant connecté en entraînement aux roues (39) du véhicule par l'intermédiaire d'un mécanisme différentiel (40), caractérisé en ce que ledit groupe motopropulseur comprend deux rouleaux (41, 42) connectés chacun à une source de puissance (31, 32) et en contact avec un tambour conique (45) monté dans ledit groupe motopropulseur. 2. Groupe motopropulseur selon la revendication 1, dans lequel le premier rouleau (41) est connecté à un premier arbre de rouleau (43) solidaire du premier système d'embrayage centrifuge de source de puissance (35) et le deuxième rouleau (42) est connecté à un premier arbre de rouleau (44) solidaire du deuxième système d'embrayage centrifuge de source de puissance (36). 3. Groupe motopropulseur selon la revendication 1 ou 2, dans lequel les deux rouleaux (41, 42) sont conçus de telle façon que l'on peut faire pivoter leur angle autour de leur axe des Y. 4. Groupe motopropulseur selon la revendication 3, dans lequel l'angle de chaque rouleau (41, 42) est commandé par des signaux transmis par la première source de puissance (31), la deuxième source de puissance (32) et des capteurs de vitesse du véhicule. 5. Groupe motopropulseur selon la revendication 4, dans lequel les signaux transmis par la première source de puissance (31), la deuxième source de puissance (32) et les capteurs de vitesse du véhicule sont transmis à un système mécanique ou hydraulique (46) adapté pour guider l'angle de chaque rouleau (41, 42). 6. Groupe motopropulseur selon l'une quelconque des revendications 3 à 5, dans lequel les angles des rouleaux (41, 42) sont différents. 3029857 8 7. Groupe motopropulseur selon l'une quelconque des revendications 3 à 6, dans lequel l'angle de chaque rouleau (41, 42) est compris entre -60° et +60°. 8. Groupe motopropulseur selon l'une quelconque des 5 revendications précédentes, dans lequel les systèmes d'embrayages centrifuges (35, 36), les arbres d'entrée (33, 34), les arbres de sortie (37, 38), les rouleaux (41, 42) et le tambour conique (45) sont montés dans un boîtier commun (47). 9. Groupe motopropulseur selon l'une quelconque des 10 revendications précédentes, dans lequel une source de puissance (31) est un moteur à combustion interne. 10. Groupe motopropulseur selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel une source de puissance (32) est un moteur électrique.