Brevet FR3054495A1 — publié le 20180202

La présente invention se rapporte à un procédé de commande d'un dispositif de transmission à variation de vitesse d'un groupe motopropulseur, en particulier pour véhicule hybride. Elle concerne plus particulièrement un dispositif de transmission à variation de vitesse à trains épicycloïdaux coaxiaux. Comme cela est déjà connu, un véhicule 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/ou une machine motrice/réceptrice, comme 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 pour entraîner en déplacement ce véhicule. 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. Comme cela est déjà connu par la demande de brevet français N°2 955 165 du demandeur, un tel groupe motopropulseur de véhicule automobile comprend un moteur thermique avec un arbre relié à un dispositif de transmission à variation de vitesse comportant un train épicycloïdal 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 groupe par un accouplement automatique unidirectionnel, et un porte-satellites transmettant la variation de vitesse à l'essieu moteur du véhicule par l'intermédiaire d'une voie de transmission. 3054495 2 De façon à augmenter la capacité de variation de vitesse lors de l'entraînement du véhicule par la machine électrique, le demandeur a associé, au dispositif de transmission à variation de vitesse du document précité, un autre train épicycloïdal reliant le train épicycloïdal de moteur à la voie de transmission de mouvement à 5 l'essieu moteur de ce véhicule, comme cela est décrit dans la demande de brevet français N°2 962 697 du demandeur. Bien que donnant satisfaction, le demandeur a encore amélioré ce dispositif de variation de vitesse en offrant la possibilité d'augmenter le nombre de rapport de vitesse grâce à un dispositif de transmission à variation de vitesse de conception 10 simple et peu coûteuse tout en réduisant son encombrement et en assurant une commande simple et efficace de cette transmission. A cet effet, l'invention concerne un procédé de commande d'un dispositif de transmission à variation de vitesse d'un groupe motopropulseur, en particulier pour véhicule hybride, comportant un moteur thermique, une machine motrice/réceptrice, 15 un dispositif de variation de vitesse comprenant un train épicycloïdal de moteur avec un planétaire et une couronne reliés chacun à l'arbre de moteur par un accouplement à commande contrôlée et à une partie fixe du groupe par un accouplement automatique unidirectionnel et un porte-satellites, et un train épicycloïdal de machine placé concentriquement au train épicycloïdal de moteur et reliant le train épicycloïdal 20 de moteur à une voie de transmission de mouvement vers un essieu moteur, ledit train épicycloïdal de machine comprenant un planétaire, une couronne et un porte satellites, caractérisé en ce qu'on bloque le planétaire avec la couronne du train épicycloïdal de machine pour assurer le déplacement du véhicule par la machine électrique seule ou en association avec le moteur). 25 On peut placer un accouplement à commande contrôlée entre la couronne et le planétaire. On peut placer un accouplement à commande contrôlée sur l'arbre qui porte la couronne du train épicycloïdal de machine. 3054495 3 Les autres caractéristiques et avantages de l'invention vont apparaître maintenant à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre uniquement illustratif et non limitatif, et à laquelle est annexée la figure unique qui est un schéma montrant un dispositif de transmission à variation de vitesse d'un groupe 5 motopropulseur selon l'invention. Sur la figure unique, 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 variation de vitesse 14 et un essieu moteur 16 qui permet d'entraîner les roues motrices 18 du véhicule, avantageusement par 10 l'intermédiaire d'un pont différentiel 20. Le groupe motopropulseur comprend également une machine électrique 22 avec un rotor 24, qui peut fonctionner en tant que moteur électrique d'entraînement pour le véhicule ou en tant que générateur d'énergie électrique et plus particulièrement en tant qu'alternateur pour assurer la charge des batteries (non 15 représentées). Le dispositif de variation de vitesse 14 comprend un train épicycloïdal principal 26, baptisé train épicycloïdal de moteur thermique, avec deux embrayages à commande contrôlée 28, 30 et deux accouplements unidirectionnels automatiques, comme des roues libres 32, 34. 20 Plus précisément, le train épicycloïdal de moteur 26 comprend un planétaire denté extérieurement 36 et monté fixement sur un arbre creux 38, 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 de cet arbre creux se continue par un arbre plein 40 qui prend appui dans un palier 42 porté par une partie fixe 44 du 25 groupe motopropulseur du véhicule, comme le carter, au travers de l'accouplement unidirectionnel 32, baptisé roue libre planétaire. Ce train comprend également une couronne dentée 46 placée concentriquement au planétaire et reliée à un arbre creux 48, dit arbre de couronne, venant entourer l'arbre creux 38 du planétaire tout en étant libre en rotation mais fixe en translation par rapport à celui-ci. Cette couronne est reliée extérieurement à la 3054495 4 partie fixe 44 du groupe motopropulseur du véhicule par l'accouplement unidirectionnel 34, baptisé roue libre couronne. Bien entendu, les deux roues libres 32 et 34 sont placées de manière telle que la couronne et le planétaire ne puissent tourner que dans le même sens et 5 préférentiellement dans le même sens que l'arbre 12 du moteur. Enfin, ce train épicycloïdal de moteur comprend un porte-satellites 50 avec avantageusement trois satellites 52, 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. 10 Pour cela, la couronne, le planétaire et les satellites sont situés dans un même plan, ici dans un plan vertical en considérant la figure. Ces satellites sont portés par une paroi verticale 54 reliée à un arbre tubulaire 56, dit arbre de porte-satellites, qui vient entourer l'arbre plein de planétaire 40 en étant libre en rotation sur celui-ci. 15 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 friction, commandé par un actionneur de débrayage 58, 60, ici sous la forme d'un levier basculant sur un point fixe du groupe motopropulseur entre une position embrayée (Position N) et une position débrayée (Position 1). 20 Comme mieux illustré sur la figure, la paroi verticale 54 du porte-satellites 50 se poursuit sur sa périphérie par un bandeau horizontal 62 denté intérieurement qui est porté par l'arbre de porte-satellites 56. Ce bandeau forme la couronne d'un autre train épicycloïdal additionnel 64, dénommé dans la suite de la description train épicycloïdal de machine électrique. 25 Ce train épicycloïdal de machine 64 est placé coaxialement au train épicycloïdal de moteur thermique 26 en entourant l'arbre plein de planétaire 40. Ce train comprend aussi un porte-satellites 66 avec avantageusement trois satellites 68, en forme de roue à denture extérieure, engrenant avec la denture de la couronne 62. 3054495 5 Ces satellites coopèrent également à engrènement avec un planétaire 70 monté fixement sur un arbre tubulaire 72, dit arbre de planétaire additionnel, qui vient entourer, librement en rotation mais fixement en translation, l'arbre de porte-satellites 56 qui est aussi l'arbre de la couronne 62. L'extrémité libre de l'arbre tubulaire 72 5 porte fixement une roue dentée 74 qui coopère avec une autre roue dentée 76 portée fixement par le rotor 24 de la machine électrique 22. Bien entendu, comme pour le train épicycloïdal de moteur thermique 26, la couronne 62, les satellites 68 et le planétaire 70 sont situés dans un même plan, ici dans un plan vertical en considérant la figure unique. 10 Les axes des satellites 68 sont portés par un plateau vertical 78 relié à un arbre tubulaire de porte-satellites 80 entourant librement en rotation mais fixement en translation l'arbre tubulaire de planétaire 72. Cet arbre tubulaire de porte-satellites 80 porte fixement une roue dentée 82 qui coopère avec une roue dentée 84 liée à l'essieu moteur 16. Cet ensemble des deux 15 roues dentées forme ainsi une voie de transmission de mouvement entre le train épicycloïdal de machine 64 et l'essieu 16. Le train épicycloïdal de machine 64 comprend également un accouplement à commande contrôlée 86 permettant de relier sa couronne 62, soit à l'arbre de planétaire 72 avec le planétaire 70 et la roue dentée 74, soit à la partie fixe 44 du 20 groupe motopropulseur. De manière avantageuse, cet accouplement est placé sur l'extrémité libre de l'arbre de porte-satellites 56. A titre uniquement d'exemple, cet accouplement comprend un synchroniseur avec deux positions d'engrènement (1, 2) et une position neutre (N). Ce 25 synchroniseur est porté fixement en rotation par l'arbre de porte-satellites 56 tout en étant mobile en translation axiale sur celle-ci. Ce synchroniseur est prévu pour coopérer, soit avec la partie fixe 44 du groupe motopropulseur (position 1), soit avec l'arbre de planétaire 72 avec la roue dentée de planétaire 74 (position 2), soit être en position neutre sans être en liaison avec aucun de ces deux éléments. Pour cela, le 3054495 6 synchroniseur est soumis à un moyen de commande 88 lui permettant de réaliser sa translation axiale. Le fonctionnement de cette transmission, permet de réaliser les rapports, comme cela est indiqué dans le tableau ci-dessous. Actionneur Rapport 28 30 c o ':,--- ri) o a. 1 1 0 N 1 1 1 N 2 N N 3 5 Le tableau ci-dessus, sans l'état de l'actionneur, 86 définit le moyen d'obtenir les 3 rapports entre le moteur thermique et le train épicycloïdal de machine 64. Pour obtenir ces 3 rapports, le train 26, les deux roues libres 32 et 34, ainsi que les d'accouplement 28 et 30 sont utilisés. Les 3 rapports découlent de la combinaison des états des accouplements 28 et 30 comme décrit dans le tableau ci-dessus. 10 L'accouplement à trois positions 86 sert au changement de mode. Lorsque l'accouplement 88 est en position 1, la couronne du train 64 et le porte satellites du train épicycloïdal 26 sont bloqués au carter. Ce mode correspond au mode électrique pur sur un premier rapport. Dans ce cas, la machine peut être utilisée en mode motrice ou en mode génératrice. 15 Lorsque l'accouplement 88 est en position 2, le planétaire 70 et la couronne 62 du train épicycloïdal 64 sont couplés, tous les arbres du train 64 ont le même régime. Dans ce mode, il est possible, soit d'utiliser la transmission en mode électrique pur sur un second rapport électrique en mode motrice, soit d'utiliser le moteur thermique seul sur un des 3 rapports, soit d'utiliser le groupe motopropulseur en mode hybride 20 parallèle avec un des 3 rapports (3 modes hybride parallèle). La position centrale (position neutre) de l'actionneur 88, permet d'accéder aux modes e-CVT. Le mode e-CVT est accessible avec chacun des rapports décrits dans le tableau ci-dessus. Ce qui revient à disposer de 3 modes e-CVT. 3054495 7 Les avantages procurés par le blocage de la couronne et du planétaire de train 64, résident principalement dans la réalisation de la solution. En effet, cette disposition permet une conception plus compacte et simplifie les contraintes de guidages des arbres du train 64. 5 REVENDICATIONS1) Procédé de commande d'un dispositif de transmission à variation de vitesse d'un groupe motopropulseur, en particulier pour véhicule hybride, comportant un moteur thermique (10), une machine motrice/réceptrice (22), un dispositif de variation de vitesse (14) comprenant un train épicycloïdal de moteur (26) avec un planétaire (36) et une couronne (46) reliés chacun à l'arbre de moteur (12) par un accouplement à commande contrôlée (28, 30) et à une partie fixe (44) du groupe par un accouplement automatique unidirectionnel (32, 34) et un porte-satellites (50), et un train épicycloïdal de machine (64) placé concentriquement au train épicycloïdal de moteur et reliant le train épicycloïdal de moteur (26) à une voie de transmission de mouvement (82, 84) vers un essieu moteur (16), ledit train épicycloïdal de machine comprenant un planétaire (70), une couronne (62) et un porte satellites (66), caractérisé en ce qu'on bloque le planétaire (70) avec la couronne (62) du train épicycloïdal de machine (64) pour assurer le déplacement du véhicule par la machine électrique (22) seule ou en association avec le moteur (10). 2) Procédé de commande selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'on place un accouplement à commande contrôlée (86) entre la couronne et le planétaire. 3) Procédé de commande selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'on place un accouplement à commande contrôlée (86) sur l'arbre (56) qui porte la couronne (62) du train épicycloïdal de machine.