Brevet FR3025750A1 — publié le 20160318

CHAÎNE DE TRACTION D'UN VEHICULE AUTOMOBILE COMPORTANT UN VOLANT D'INERTIE La présente invention se rapporte à une chaîne de traction d'un 5 véhicule automobile comportant un dispositif de stockage d'énergie mécanique par volant d'inertie. L'invention appartient au domaine des chaînes de traction de véhicules automobiles hybrides. Par chaîne de traction d'un véhicule on entend un groupe 10 motopropulseur comportant un moteur et une transmission pour entraîner un ou plusieurs train(s) de roues d'un véhicule. Dans un véhicule hybride, la chaîne de traction comporte un dispositif additionnel permettant de récupérer, stocker et restituer de l'énergie, par exemple sous forme électrique, chimique ou mécanique. 15 On connaît par exemple du document US 2011 0256 972 une chaîne de traction d'un véhicule hybride comportant un volant d'inertie pour récupérer et stocker de l'énergie sous forme mécanique lors des phases de freinage du véhicule. Cette énergie est restituée aux roues du véhicule lors de phases d'accélération du véhicule, par l'intermédiaire d'une transmission 20 à variation continue de démultiplication communément désignée par l'acronyme « CVT » (en anglais « Continuously Variable Transmission »). L'architecture d'une telle chaîne de traction a pour inconvénient de nécessiter la modification du régime du moteur thermique pour réaliser un mode, dit de « boost », dans lequel le volant d'inertie apporte une puissance 25 complémentaire lors d'une phase d'accélération du véhicule. Cette modification du régime du moteur thermique cause un désagrément acoustique pour les occupants du véhicule. L'invention a pour but de remédier aux inconvénients de l'art antérieur. Dans ce but, la présente invention propose une chaîne de traction 30 d'un véhicule automobile comportant un moteur thermique, un dispositif de stockage d'énergie mécanique, un train de roues, un premier et un deuxième moyens de couplage, ainsi qu'une transmission à variation continue de démultiplication entre un arbre d'entrée et un arbre de sortie, cette chaîne de traction étant remarquable en ce qu'elle comporte en outre un troisième 35 moyen de couplage et un train épicycloïdal comportant un premier, un deuxième et un troisième éléments. 3025750 2 Ainsi, l'invention permet d'obtenir un mode « boost » sans modification du régime du moteur thermique. Selon une caractéristique particulière, le premier élément du train épicycloïdal est lié au moteur thermique par l'intermédiaire du premier moyen 5 de couplage, le deuxième élément est lié à l'arbre de sortie de la transmission, le troisième élément est lié au train de roue par l'intermédiaire du deuxième moyen de couplage et l'arbre d'entrée de la transmission est lié au dispositif de stockage par l'intermédiaire du troisième moyen de couplage. Selon une caractéristique particulière, la chaîne de traction comporte 10 un premier mode de fonctionnement dans lequel les premier, deuxième et troisième moyens de couplages sont fermés. Selon une caractéristique particulière, la chaîne de traction comporte en outre un quatrième moyen de couplage, l'arbre d'entrée mentionné plus haut étant lié à l'un des premier ou troisième éléments du train épicycloïdal 15 par l'intermédiaire du quatrième moyen de couplage. Ainsi l'invention permet d'obtenir une boucle de recirculation de puissance formée par la transmission, le train épicycloïdal et le quatrième moyen de couplage, de façon à augmenter l'ouverture de la chaîne de traction. 20 Selon une caractéristique particulière, dans le premier mode de fonctionnement, le quatrième moyen de couplage est ouvert. Selon une caractéristique particulière, la chaîne de traction comporte un deuxième mode de fonctionnement dans lequel les premier, deuxième et quatrième moyens de couplage sont fermés et le troisième moyen de 25 couplage est ouvert. Ainsi le deuxième mode de fonctionnement de la chaîne de traction permet un fonctionnement en thermique pur, la traction du train de roues étant assurée par le moteur thermique seul. Selon une caractéristique particulière, la chaîne de traction comporte 30 un troisième mode de fonctionnement dans lequel les deuxième, troisième et quatrième moyens de couplage sont fermés et le premier moyen de couplage est ouvert. Ainsi le troisième mode de fonctionnement de la chaîne de traction permet d'assurer la traction du train de roues uniquement en déchargeant le 35 dispositif de stockage ou de recharger ce dispositif lors de phases de décélération. 3025750 3 Selon une caractéristique particulière, la chaîne de traction comporte un quatrième mode de fonctionnement dans lequel les premier, troisième et quatrième moyens de couplage sont fermés et le deuxième moyen de couplage est ouvert. Ainsi le quatrième mode de fonctionnement de la chaîne de traction permet la recharge du dispositif de stockage par le moteur thermique sans entraîner le train de roues. Selon une caractéristique particulière, le train épicycloïdal comporte un engrenage planétaire, une couronne et un porte-satellites, le premier élément du train épicycloïdal étant l'engrenage planétaire, le deuxième élément étant la couronne et le troisième élément étant le porte-satellites. L'invention concerne également un véhicule automobile comportant une telle chaîne de traction. L'invention sera mieux comprise et d'autres aspects et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit de modes particuliers de réalisation, donnés à titre d'exemples nullement limitatifs et en référence aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels : - la figure 1 est une représentation simplifiée d'une architecture fonctionnelle d'une chaîne de traction conforme à un premier mode de réalisation de l'invention ; - la figure 2 est une représentation simplifiée d'une architecture fonctionnelle d'une chaîne de traction conforme à un deuxième mode de réalisation de l'invention ; - la figure 3 est une représentation simplifiée d'une architecture fonctionnelle d'une chaîne de traction conforme à un troisième mode de réalisation de l'invention ; et - la figure 4 est une représentation détaillée d'un exemple d'architecture fonctionnelle d'une chaîne de traction selon le premier mode de réalisation de l'invention présenté en figure 1. Sur la figure 1, on présente une chaîne de traction 10 d'un véhicule automobile selon un premier mode de réalisation de l'invention. La chaîne de traction 10 comprend un moteur thermique 5, un dispositif de stockage 6 d'énergie mécanique par volant d'inertie, un train de roues 7 du véhicule, une transmission 8 à variation continue de démultiplication (ou « CVT ») et un train épicycloïdal 9. La transmission 8 comporte un arbre d'entrée 20 et un arbre de sortie 24. 3025750 4 Le train épicycloïdal 9 comporte : - un premier élément 17 lié au moteur thermique 5 par l'intermédiaire d'un premier embrayage 100 ; - un deuxième élément 18 lié à l'arbre de sortie de la 5 transmission 8 ; et - un troisième élément 19 lié au train de roues 7 par l'intermédiaire d'un deuxième embrayage 200. Par embrayage on entend tout moyen de couplage permettant de connecter et de déconnecter mécaniquement deux arbres, cet embrayage 10 pouvant être sec, humide ou de type à crabot. L'arbre d'entrée 20 de la transmission 8 est lié au dispositif de stockage 6 par l'intermédiaire d'un troisième embrayage 300. Un quatrième embrayage 400 lie l'arbre d'entrée 20 de la transmission 8 et le premier élément 17 du train épicycloïdal 9. Cette liaison forme avec la 15 transmission 8 et le train épicycloïdal 9 une boucle dite de recirculation de puissance. La boucle de recirculation de puissance permet d'augmenter l'ouverture de la chaîne de traction 10. La boucle de recirculation de puissance permet de cumuler les 20 ouvertures de démultiplication de la transmission 8 et du train épicycloïdal 9. On peut ainsi multiplier l'ouverture de la chaîne de traction par un facteur 2 à 3 par rapport à l'ouverture de la transmission 8 seule. Le facteur de multiplication de l'ouverture est fonction du dimensionnement du train épicycloïdal 9. 25 La figure 2 présente une chaîne de traction 10' d'un véhicule automobile conformément à un deuxième mode de réalisation de l'invention. Les éléments de la chaîne de traction 10' communs à la chaîne de traction 10 de la figure 1 sont repérés par des signes de référence identiques. 30 L'unique différence d'architecture fonctionnelle de la chaîne de traction 10' par rapport à la chaîne de traction 10 concerne la liaison cinématique du quatrième embrayage 400. Dans la chaîne de traction 10', le quatrième embrayage 400 lie l'arbre d'entrée de la transmission 8 et le troisième élément 19 du train épicycloïdal 9. Comme pour la chaîne de 35 traction 10 de la figure 1, cette liaison forme avec la transmission 8 et le train épicycloïdal 9 une boucle de recirculation de puissance. 302 5 7 50 5 La figure 3 présente une chaîne de traction 10" d'un véhicule automobile conformément à un troisième mode de réalisation de l'invention. Les éléments de la chaîne de traction 10" communs aux chaînes de traction 10 et 10' des figures 1 et 2 sont repérés par des signes de référence 5 identiques. Les liaisons cinématiques de la chaîne de traction 10" sont identiques à celles des chaînes de tractions 10 et 10' des figures 1 et 2, à l'exception de la boucle de recirculation. La chaîne de traction 10" ne comporte pas de boucle de recirculation de puissance et donc pas de quatrième embrayage 10 400. Il est intéressant de noter que l'ouverture du deuxième embrayage 200 permet un fonctionnement des chaînes de traction 10, 10' ou 10" en roue libre, lorsque le moteur thermique 5 est tournant. Dans un premier mode de fonctionnement commun aux chaînes de 15 traction 10 10' ou 10", les premier 100, deuxième 200 et troisième 300 embrayages sont fermés. Dans le cas des chaînes de traction 10 et 10' des figures 1 et 2, qui comportent un quatrième embrayage 400, le quatrième embrayage 400 est ouvert dans le premier mode. 20 Le premier mode de fonctionnement correspond à un mode hybride, dans lequel le moteur thermique 5 et le dispositif de stockage 6 peuvent être utilisés pour la traction du train de roues 7, par exemple lors de l'activation d'un mode « boost » du véhicule. Le premier mode de fonctionnement peut également être utilisé pour recharger le dispositif de stockage 6. La recharge 25 du dispositif de stockage 6 peut alors être effectuée soit lorsque le véhicule est à l'arrêt, soit lorsque le véhicule roule. Le premier mode permet de commander le moteur thermique 5 pour qu'il fonctionne sur un point optimal de fonctionnement, à un régime constant. Ainsi il n'y a pas de désagrément acoustique pour les occupants 30 d'un véhicule équipé d'une telle chaîne de traction. Dans ce premier mode, la puissance mécanique échangée avec le dispositif de stockage 6, en charge ou en décharge, est commandée en faisant varier la démultiplication de la transmission 8. Le train épicycloïdal 9 joue alors le rôle de répartiteur de couple, les couples au niveau des trois 35 éléments du train épicycloïdal 8 étant proportionnels entre eux. De façon préférentielle dans le premier mode de fonctionnement, lorsqu'un véhicule équipé d'une chaîne de traction 10, 10' ou 10" est à l'arrêt, 3025750 6 on commande l'activation des freins du véhicule afin d'éviter que le véhicule avance. Les autres modes de fonctionnement, présentés ci-dessous sont communs aux chaînes de traction 10 et 10' présentées sur les figures 1 et 2. 5 Dans un deuxième mode de fonctionnement de la chaîne de traction 10 ou 10', les premier 100, deuxième 200 et quatrième 400 embrayages sont fermés, tandis que le troisième embrayage 300 est ouvert. Le deuxième mode de fonctionnement correspond à un fonctionnement en mode thermique pur, la traction du train de roues 7 étant 10 assurée par le moteur thermique 5 seul. La boucle de recirculation formée par la transmission 8, le train épicycloïdal 9 et le quatrième embrayage 400 permet d'augmenter de façon significative l'ouverture de la chaîne de traction. Dans le deuxième mode de fonctionnement la démultiplication entre le 15 moteur thermique 5 et le train de roues 7 est commandée en faisant varier la démultiplication de la transmission 8. Dans un troisième mode de fonctionnement de la chaîne de traction 10 ou 10', les deuxième 200, troisième 300 et quatrième 400 embrayages sont fermés, tandis que le premier embrayage 100 est ouvert. 20 Le troisième mode de fonctionnement correspond à un mode dans lequel la traction du train de roues 7 est assurée uniquement en déchargeant l'énergie mécanique stockée dans le dispositif de stockage 6. Ce mode permet également de recharger le dispositif de stockage 6, par exemple lors de phases de décélération du véhicule. 25 Dans le troisième mode, comme dans le deuxième mode de fonctionnement, la boucle de recirculation formée par la transmission 8, le train épicycloïdal 9 et le quatrième embrayage 400 permet d'augmenter l'ouverture de la chaîne de traction. Dans un quatrième mode de fonctionnement de la chaîne de traction 30 10 ou 10', les premier 100, troisième 300 et quatrième 400 embrayages sont fermés, tandis que le deuxième embrayage 200 est ouvert. Le quatrième mode permet la recharge du dispositif de stockage 6 par le moteur thermique 5 sans entraîner le train de roues 7, par exemple lorsque le véhicule est à l'arrêt. 35 Dans le quatrième mode, la recharge du dispositif de stockage 6 est réalisée en maintenant le moteur thermique 5 à un régime constant. On 3025750 7 augmente alors la vitesse de rotation du dispositif de stockage 6 en faisant varier la démultiplication de la transmission 6. La figure 4 présente en détail un exemple d'architecture fonctionnelle d'une chaîne de traction 10 selon le premier mode de réalisation. 5 L'ensemble des arbres de la chaîne de traction 10 décrits ci-après sont montés tournant dans un ou plusieurs carters de la chaîne de traction 10, non illustrés. Le premier élément du train épicycloïdal 9 est un engrenage planétaire 17, le deuxième élément est une couronne 18 et le troisième 10 élément est un porte-satellites 19. L'engrenage planétaire 17 engrène avec des satellites 19' portés par le porte-satellite 19 et les satellites 19' engrènent avec la couronne 18. La transmission 8 à variation continue comprend une poulie d'entrée 21 et une poulie de sortie 23 reliées entre elles par une courroie 22. La 15 poulie d'entrée 21 est montée sur l'arbre d'entrée 20 et la poulie de sortie 23 est montée sur l'arbre de sortie 24. Les flancs de chaque poulie 21 et 23 peuvent se rapprocher ou bien s'éloigner de manière à faire varier l'écartement de la courroie 22 par rapport à l'axe de rotation des poulies ; cette variation entraîne une variation de la 20 vitesse de rotation de l'arbre sur lequel elles sont montées. Cette configuration mécanique de la transmission 8 à variation continue est classique et bien connue de l'homme de l'art. Le jeu des variations des vitesses de rotation des arbres 20 et 24 est destiné à faire varier de manière continue le rapport de démultiplication de la transmission 8. 25 Un arbre primaire 11 lie le moteur thermique 5 au premier embrayage 100, lui-même cinématiquement lié à l'engrenage planétaire 17 par un arbre intermédiaire 12. Le porte-satellites 19 comporte une denture extérieure engrenant avec un pignon de sortie 25 lié au deuxième embrayage 200, lui-même 30 cinématiquement lié au train de roues 7 par l'intermédiaire d'un arbre secondaire 26. La couronne 18 comporte une denture extérieure engrenant avec l'arbre de sortie 24 de la transmission 8. Un pignon intermédiaire 13 est monté tournant autour de l'arbre 35 intermédiaire 12 et lie cinématiquement l'arbre d'entrée 20 de la transmission 8 au troisième embrayage 300 et au quatrième embrayage 400. 3025750 8 Une cascade de pignons 15 et 16 lie cinématiquement le troisième embrayage 300 au dispositif de stockage 6. Le quatrième embrayage 400 est cinématiquement lié à l'engrenage planétaire 17 par l'arbre intermédiaire 12. 5 De façon préférentielle, les embrayages 100, 300 et 400 sont concentriques. Ainsi, une chaîne de traction selon l'invention permet d'obtenir un mode « boost » sans modification du régime du moteur thermique, ce qui permet d'améliorer le confort acoustique des occupants d'un véhicule équipé 10 d'une telle chaîne de traction. REVENDICATIONS1. Chaîne de traction (10 ; 10' ; 10") d'un véhicule automobile comportant un moteur thermique (5), un dispositif de stockage (6) d'énergie mécanique, un train de roues (7), un premier (100) et un deuxième (200) moyens de couplage, ainsi qu'une transmission (8) à variation continue de démultiplication entre un arbre d'entrée (20) et un arbre de sortie (24), ladite chaîne de traction (10 ; 10' ; 10") étant caractérisée en ce qu'elle comporte en outre un troisième (300) moyen de couplage et un train épicycloïdal (9) comportant un premier (17), un deuxième (18) et un troisième (19) éléments. 2. Chaîne de traction (10 ; 10' ; 10") selon la revendication 1, caractérisée en ce que ledit premier élément (17) est lié audit moteur (5) par l'intermédiaire dudit premier moyen (100), ledit deuxième élément (18) est lié audit arbre de sortie (24), ledit troisième élément (19) est lié audit train de roue (7) par l'intermédiaire dudit deuxième moyen (200) et ledit arbre d'entrée (20) est lié audit dispositif de stockage (6) par l'intermédiaire dudit troisième moyen (300). 3. Chaîne de traction (10 ; 10' ; 10") selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce qu'elle comporte un premier mode de fonctionnement 20 dans lequel lesdits premier (100), deuxième (200) et troisième (300) moyens de couplages sont fermés. 4. Chaîne de traction (10 ; 10') selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte en outre un quatrième moyen de couplage (400), ledit arbre d'entrée (20) étant lié à l'un 25 desdits premier (17) ou troisième (19) éléments par l'intermédiaire dudit quatrième moyen (400). 5. Chaîne de traction (10 ; 10') selon la revendication 4, caractérisée en ce que, dans ledit premier mode, ledit quatrième moyen (400) est ouvert. 6. Chaîne de traction (10 ; 10') selon l'une quelconque des 30 revendications 4 ou 5, caractérisée en ce qu'elle comporte un deuxième mode de fonctionnement dans lequel lesdits premier (100), deuxième (200) et quatrième (400) moyens de couplage sont fermés et ledit troisième moyen (300) est ouvert. 7. Chaîne de traction (10 ; 10') selon l'une quelconque des 35 revendications 4 à 6, caractérisée en ce qu'elle comporte un troisième mode de fonctionnement dans lequel lesdits deuxième (200), troisième (300) et 3025750 10 quatrième (400) moyens de couplage sont fermés et ledit premier moyen (100) est ouvert. 8. Chaîne de traction (10 ; 10') selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisée en ce qu'elle comporte un quatrième mode 5 de fonctionnement dans lequel lesdits premier (100), troisième (300) et quatrième (400) moyens de couplage sont fermés et ledit deuxième moyen (200) est ouvert. 9. Chaîne de traction (10) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce que ledit train épicycloïdal (9) comporte un 10 engrenage planétaire, une couronne et un porte-satellites, ledit premier élément (17) étant l'engrenage planétaire, ledit deuxième élément (18) étant la couronne et ledit troisième élément (19) étant le porte-satellites. 10. Véhicule automobile caractérisé en ce qu'il comporte une chaîne de traction (10 ; 10' ; 10") selon l'une quelconque des revendications 15 précédentes.