Brevet FR3068306A1 — publié le 20190104

GROUPE MOTOPROPULSEUR DE VÉHICULE HYBRIDE AYANT UNE FAÇADE ACCESSOIRE DÉBRAYABLE, ET VÉHICULE HYBRIDE ÉQUIPÉ [1] L'invention concerne de manière générale le domaine des véhicules hybrides. Plus particulièrement, l'invention se rapporte à un groupe motopropulseur hybride comprenant un moteur thermique et une machine électrique tournante réversible montée sur la façade accessoire du moteur thermique. L'invention se rapporte aussi à un véhicule hybride comprenant un tel groupe motopropulseur. [2] Dans les groupes motopropulseurs hybrides, notamment ceux du type "mild- hybride" mais pas exclusivement, il est connu d'associer au moteur thermique une machine électrique tournante réversible montée sur la façade accessoire du moteur thermique en lieu est place de l'alternateur classique, et couplée mécaniquement au vilebrequin par la courroie du système d'entraînement des accessoires. Selon l'architecture hybride choisie, cette machine électrique tournante réversible peut être un alterno-démarreur pour l'implémentation d'une fonction d'arrêt/redémarrage automatique du moteur ou une machine plus puissante fonctionnant sous 48 Volts et plus adaptée pour un freinage récupératif performant et l'assistance en couple. La traction du véhicule en mode tout électrique, dit mode ZEV (pour « Zero Emission Vehicle » en anglais), peut être assurée par une autre machine électrique tournante qui est couplée au système de transmission du véhicule, par exemple entre le double embrayage et la boîte de vitesses automatique. [3] Dans les groupes motopropulseurs thermiques classiques, la courroie du système d'entraînement des accessoires assure le couplage mécanique entre le vilebrequin, l'alternateur ou l'alterno-démarreur et l'ensemble des accessoires. Les accessoires comprennent le compresseur de climatisation, la pompe à eau du circuit caloporteur de refroidissement du groupe motopropulseur et la pompe à vide du système d'assistance au freinage. [4] Dans les groupes motopropulseurs hybrides connus, tels que décrits ci-dessus, des accessoires attelés sont doublés sous une forme électrique afin de pouvoir maintenir des fonctions en mode ZEV lorsque le moteur thermique est à l'arrêt. Il en est ainsi pour la pompe à vide et la pompe à eau. En mode ZEV, la pompe à vide électrique permet de conserver un fonctionnement normal de l'assistance au freinage du véhicule et la pompe à eau électrique un refroidissement de la boîte de vitesse automatique par le maintien d'une 2 circulation de liquide caloporteur entre la boîte et le radiateur de refroidissement moteur. Par ailleurs, pour maintenir la climatisation de l'habitacle en mode ZEV, le compresseur de climatisation attelé classique est généralement remplacé par un compresseur électrique plus onéreux. Dans l'état de la technique, l'hybridation du moteur thermique conduit donc 5 à des surcoûts sensibles liés aux accessoires montés en façade. [5] Par le document EP2876278A1, il est connu d'utiliser une roue de friction ou un galet de friction débrayable pour l'entraînement des pompes à vide et à eau dans un moteur thermique équipé d'un alterno-démarreur. Les solutions décrites dans ce document ne sont pas adaptées pour résoudre les problèmes exposés ci-dessus de l'état de la 10 technique. [6] Il existe donc un besoin pour un groupe motopropulseur hybride dont le moteur thermique comporte une façade accessoire permettant de minimiser le recours aux accessoires électriques. [7] Selon un premier aspect, l'invention concerne un groupe motopropulseur de 15 véhicule hybride comprenant un moteur thermique et une machine électrique tournante réversible munie d'une poulie et montée sur la façade accessoire du moteur thermique, la façade accessoire comprenant également un dispositif formant poulie de vilebrequin, une pompe à vide attelée munie d'une poulie, un compresseur de climatisation attelé muni d'une poulie, des galets tendeurs et une courroie d'entraînement principale installée autour 20 des poulies et galets. Conformément à l'invention, le dispositif formant poulie de vilebrequin comporte une première poulie de vilebrequin débrayable comprenant des moyens de débrayage agencés de sorte qu'elle est embrayée pour un entraînement des accessoires attelés par le vilebrequin lorsque le groupe motopropulseur est dans un mode thermique ou hybride et est débrayée et libre en rotation pour un entraînement des 25 accessoires attelés par la machine électrique tournante réversible lorsque le groupe motopropulseur est dans un mode tout électrique, dit ZEV. [8] Selon une caractéristique particulière, les galets tendeurs comprennent deux galets tendeurs inclus dans un dispositif pendulaire de mise en tension associé à la machine électrique tournante réversible. 30 [009] Selon une autre caractéristique particulière, les galets tendeurs comprennent aussi un galet tendeur agencé sur le chemin de la courroie d'entraînement principale entre la première poulie de vilebrequin débrayable et la poulie de pompe à vide attelée et un 3 autre galet tendeur agencé sur le chemin de la courroie d'entraînement principale entre la poulie de pompe à vide attelée et un dit galet tendeur du dispositif pendulaire de mise en tension. [0010] Selon une forme de réalisation particulière, le dispositif formant poulie de 5 vilebrequin comporte une deuxième poulie de vilebrequin qui est débrayable du vilebrequin et de la première poulie de vilebrequin, et la façade accessoire comprend également une pompe à eau attelée munie d'une poulie et une courroie d'entraînement secondaire installée autour de la deuxième poulie de vilebrequin débrayable et de la poulie de pompe à eau attelée, la deuxième poulie de vilebrequin débrayable étant embrayée 10 lorsque le groupe motopropulseur est dans le mode thermique ou hybride pour un entraînement de la pompe à eau attelée par le vilebrequin, et étant débrayée et libre en rotation lorsque le groupe motopropulseur est dans le mode tout électrique, dit ZEV. [0011] Selon une autre forme de réalisation particulière, la façade accessoire comprend également une pompe à eau attelée munie d'une poulie et la courroie d'entraînement 15 principale est installée aussi autour de la poulie de pompe à eau attelée pour son entraînement avec les autres accessoires attelés par le vilebrequin lorsque le groupe motopropulseur est dans le mode thermique ou hybride et par la machine électrique tournante réversible lorsque le groupe motopropulseur est dans le mode tout électrique, dit ZEV. 20 [0012] Selon une caractéristique particulière de la forme de réalisation ci-dessus, les galets tendeurs comprennent deux galets tendeurs inclus dans un dispositif pendulaire de mise en tension associé à la machine électrique tournante réversible. [0013] Selon une autre caractéristique particulière, les galets tendeurs comprennent aussi un galet tendeur agencé sur le chemin de la courroie d'entraînement principale entre 25 la poulie de pompe à eau attelée et la poulie de pompe à vide attelée, un autre galet tendeur agencé sur le chemin de la courroie d'entraînement principale entre la poulie de pompe à vide attelée et un dit galet tendeur du dispositif pendulaire de mise en tension et un autre galet tendeur agencé sur le chemin de la courroie d'entraînement principale entre la première poulie de vilebrequin débrayable et la poulie de pompe à eau attelée. 30 [0014] Selon un autre aspect, l'invention concerne aussi un véhicule hybride comprenant un groupe motopropulseur tel que décrit brièvement ci-dessus. 4 [0015] D'autres avantages et caractéristiques de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée ci-dessous de plusieurs formes de réalisation particulières de l'invention, en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la Fig.1 représente de manière schématique une vue de face d'une façade 5 accessoire d'une forme de réalisation particulière d'un groupe motopropulseur hybride selon l'invention ; - les Figs.2A et 2B montrent un état embrayé et un état débrayé de la façade accessoire de la Fig.1, respectivement ; - les Figs.3A et 3B montrent des schémas fonctionnels d'un dispositif formant 10 poulie de vilebrequin de la façade accessoire de la Fig.1 dans un état embrayé et un état débrayé, respectivement ; la Fig.4 représente de manière schématique une vue de face d'une façade accessoire d'une autre forme de réalisation particulière d'un groupe motopropulseur hybride selon l'invention ; 15 - les Figs.5A et 5B montrent un état embrayé et un état débrayé de la façade accessoire de la Fig.4, respectivement ; et - les Figs.6A et 6B montrent des schémas fonctionnels d'un dispositif formant poulie de vilebrequin de la façade accessoire de la Fig.4 dans un état embrayé et un état débrayé, respectivement. 20 [0016] En référence aux Figs.1, 2A, 2B et 3A, 3B, il est décrit ci-dessous une première forme de réalisation 1 d'une façade accessoire d'un moteur thermique EN1 inclut dans un groupe motopropulseur hybride selon l'invention. Dans le groupe motopropulseur hybride considéré ici, la pompe à eau attelée n'alimente pas en liquide caloporteur le circuit de refroidissement de la boîte de vitesse électrifiée qui dispose d'une pompe à eau électrique 25 dédiée. La boîte de vitesses électrifiée reste incluse dans la chaîne de traction du véhicule en mode ZEV et doit être refroidie. Typiquement, une machine électrique tournante est comprise dans le groupe motopropulseur pour assurer la traction en mode ZEV et est couplée par engrenage sur un arbre d'entrée de la boîte de vitesses. [0017] Comme montré à la Fig.1, la façade accessoire 1 comporte une courroie 30 d'entraînement principale B15 installée autour d'une première poulie de vilebrequin 100, 5 d'une poulie 11 d'une machine électrique tournante réversible, d'une poulie 13 d'une pompe à vide attelée, d'une poulie 14 d'un compresseur de climatisation attelée et de galets tendeurs 110A, 110B et 14A, 14B. La façade accessoire 1 comporte également une courroie d'entraînement secondaire B16 installée autour d'une deuxième poulie de 5 vilebrequin 101 et d'une poulie 12 de la pompe à eau attelée. [0018] La mise en tension de la courroie B15 fait appel à un dispositif pendulaire de mise en tension 110 associé à la machine électrique tournante et incluant les galets tendeurs 110A, 110B, et aux galets tendeurs 14A, 14B. Le galet tendeur 14A est placé sur le chemin de la courroie B15 entre la première poulie de vilebrequin 100 et la poulie de 10 pompe à vide 13. Le galet tendeur 14B est placé sur le chemin de la courroie B15 entre la poulie de pompe à vide 13 et le galet tendeur 110A du dispositif pendulaire de mise en tension 110. [0019] La mise en tension de la courroie B16 est assurée ici par le réglage de l'écartement de la poulie de pompe à eau 12 par rapport à la deuxième poulie de 15 vilebrequin 101. [0020] Les première et deuxième poulies de vilebrequin 100 et 101 font partie d'une double poulie débrayable de vilebrequin 10. La double poulie 10 est représentée aux Figs.3A et 3B sous la forme de deux schémas fonctionnels. [0021] Outre les première et deuxième poulies 100, 101, la double poulie débrayable de 20 vilebrequin 10 comporte des moyens de couplage mécanique débrayable 102 représentés schématiquement. La double poulie débrayable 10 a deux états de fonctionnement, à savoir, un état embrayé montré à la Fig.3A et un état débrayé montré à la Fig.3B. L'opération d'embrayage/ débrayage de la double poulie 10 est pilotée typiquement au moyen d'un actionneur à solénoïde commandé par un signal électrique CE1. 25 [0022] Dans l'état embrayé de la Fig.3A, des parties 102A, 102B, des moyens de couplage mécanique 102 sont fermées et les deux poulies de vilebrequin 100 et 101 sont alors couplées l'une à l'autre et avec le vilebrequin VIL. Dans cet état, les deux poulies de vilebrequin 100, 101, sont mécaniquement solidaires du vilebrequin VIL et sont entraînées en rotation par celui-ci. 30 [0023] Dans l'état débrayé de la Fig.3B, les parties 102A, 102B, des moyens de couplage mécanique 102 sont ouvertes et les deux poulies de vilebrequin 100 et 101 sont 6 alors découplées l'une à l'autre et du vilebrequin VIL. Dans cet état, les poulies 100, 101, sont libres en rotation, indépendantes l'une de l'autre et du vilebrequin VIL. [0024] L'état de fonctionnement montré à la Fig.2A de la façade accessoire 1 intervient pendant le mode de traction thermique ou hybride du véhicule. La double poulie 5 débrayable de vilebrequin 10 (100) est dans l'état embrayé montré à la Fig.3A et entraîne en rotation (flèche VM1), par la courroie B15, la poulie de pompe à vide 13, la poulie de machine électrique tournante 11 et la poulie de compresseur de climatisation 14. La machine électrique tournante fonctionne alors en mode alternateur ou en mode hybride d'assistance en couple. La tension correcte de la courroie B15 est assurée par les galets 10 tendeurs 14A, 14B, et le dispositif pendulaire de mise en tension 110 (flèche FA1) associé à la machine électrique tournante. La double poulie débrayable de vilebrequin 10 (101) entraîne aussi en rotation (flèche VM1), par la courroie B16, la poulie de pompe à eau 12. [0025] Pour ce groupe motopropulseur, dans le mode de traction thermique ou hybride, le refroidissement du moteur thermique, l'assistance au freinage et la climatisation de 15 l'habitacle du véhicule sont donc assurés de manière classique à l'aide des accessoires attelés qui sont entraînés en rotation par le vilebrequin. [0026] L'état de fonctionnement montré à la Fig.2B de la façade accessoire 1 correspond au mode de traction ZEV du véhicule hybride. La double poulie débrayable de vilebrequin 10 est dans l'état débrayé montré à la Fig.3B et les première et deuxième poulies de 20 vilebrequin 100 et 101 sont libres en rotation par rapport au vilebrequin VIL. Dans cet état, l'entraînement de la courroie B15 est assurée par la machine électrique tournante qui est alors en mode moteur électrique. La poulie de machine électrique 11 est motrice (flèche EM1) et entraîne en rotation la poulie de compresseur de climatisation 14 et la poulie de pompe à vide 13. La tension correcte de la courroie B15 est assurée par les galets 25 tendeurs 14A, 14B, et le dispositif pendulaire de mise en tension 110 (flèche FB1) associé à la machine électrique tournante. [0027] Pour ce groupe motopropulseur, dans le mode de traction ZEV, la pompe à eau attelée est désactivée (poulie 101 libre) car elle est dédiée au refroidissement du moteur thermique EN1 qui est à l'arrêt. Comme indiqué plus haut, une pompe à eau électrique est 30 dédiée à la boîte de vitesse électrifiée et garantit le bon refroidissement de celle-ci. L'assistance au freinage et la climatisation de l'habitacle du véhicule sont ici maintenues à l'aide de la pompe à vide attelée et du compresseur attelé qui sont entraînés en rotation par la machine électrique tournante. 7 [0028] En référence aux Figs.4, 5A, 5B et 6A, 6B, il est décrit ci-dessous une deuxième forme de réalisation 2 d'une façade accessoire d'un moteur thermique EN2 inclut dans un groupe motopropulseur hybride selon l'invention. Dans le groupe motopropulseur hybride considéré ici, la pompe à eau attelée alimente en liquide caloporteur les circuits de 5 refroidissement du moteur thermique et de la boîte de vitesses électrifiée. La boîte de vitesses électrifiée reste incluse dans la chaîne de traction du véhicule en mode ZEV et doit être refroidie. [0029] Comme montré à la Fig.4, la façade accessoire 2 comporte une courroie d'entraînement principale B25 installée autour d'une poulie de vilebrequin 20, d'une poulie 10 21 d'une machine électrique tournante réversible, d'une poulie 22 d'une pompe à eau attelée, d'une poulie 23 d'une pompe à vide attelée, d'une poulie 24 d'un compresseur de climatisation attelée et de galets tendeurs 210A, 210B et 24A, 24B et 24C. [0030] La mise en tension de la courroie B25 fait appel à un dispositif pendulaire de mise en tension 210 associé à la machine électrique tournante et incluant les galets tendeurs 15 210A, 210B, et aux galets tendeurs 24A, 24B et 24C. Le galet tendeur 24A est placé sur le chemin de la courroie B25 entre la poulie de pompe à eau 22 et la poulie de pompe à vide 23. Le galet tendeur 24B est placé sur le chemin de la courroie B25 entre la poulie de pompe à vide 23 et le galet tendeur 210A du dispositif pendulaire de mise en tension 210. Le galet tendeur 24C est placé sur le chemin de la courroie B25 entre la poulie de 20 vilebrequin 20 et la poulie de pompe à eau 22. [0031] La poulie de vilebrequin 20 est une poulie débrayable 10 qui est représentée aux Figs.6A et 6B sous la forme de deux schémas fonctionnels. [0032] La poulie débrayable de vilebrequin 20 comporte un moyen de couplage mécanique débrayable 201 représenté schématiquement. La poulie débrayable 20 a deux 25 états de fonctionnement, à savoir, un état embrayé montré à la Fig.6A et un état débrayé montré à la Fig.6B. L'opération d'embrayage/ débrayage de la poulie 20 est pilotée typiquement au moyen d'un actionneur à solénoïde commandé par un signal électrique CE1. [0033] Dans l'état embrayé de la Fig.6A, le moyen de couplage mécanique 201 est 30 fermé et la poulie de vilebrequin 20 est alors mécaniquement solidaire du vilebrequin VIL et est entraînée en rotation par celui-ci. 8 [0034] Dans l'état débrayé de la Fig.6B, le moyen de couplage mécanique 201 est ouvert et la poulie de vilebrequin 20, découplée du vilebrequin VIL, est libre en rotation. [0035] L'état de fonctionnement montré à la Fig.5A de la façade accessoire 2 intervient pendant le mode de traction thermique ou hybride du véhicule. La poulie débrayable de 5 vilebrequin 20 est dans l'état embrayé montré à la Fig.6A et entraîne en rotation (flèche VM2), par la courroie B25, la poulie de pompe à eau 22, la poulie de pompe à vide 23, la poulie de machine électrique tournante 21 et la poulie de compresseur de climatisation 24. La machine électrique tournante fonctionne alors en mode alternateur ou en mode hybride d'assistance en couple. La tension correcte de la courroie B25 est assurée par les galets 10 tendeurs 24A, 24B, 240 et le dispositif pendulaire de mise en tension 210 (flèche FA2) associé à la machine électrique tournante. [0036] Pour ce groupe motopropulseur, dans le mode de traction thermique ou hybride du véhicule, le refroidissement du moteur thermique et de la boîte de vitesse électrifiée, l'assistance au freinage et la climatisation de l'habitacle du véhicule sont donc assurés de 15 manière classique à l'aide des accessoires attelés qui sont entraînés en rotation par le vilebrequin. [0037] L'état de fonctionnement montré à la Fig.5B de la façade accessoire 2 correspond au mode de traction ZEV du véhicule hybride. La poulie débrayable de vilebrequin 20 est dans l'état débrayé montré à la Fig.6B et est libre en rotation par rapport au vilebrequin 20 VIL. Dans cet état, l'entraînement de la courroie B25 est assurée par la machine électrique tournante qui est alors en mode moteur électrique. La poulie de machine électrique 21 est motrice (flèche EM2) et entraîne en rotation la poulie de compresseur de climatisation 24, la poulie de pompe à eau 22 et la poulie de pompe à vide 23. La tension correcte de la courroie B25 est assurée par les galets tendeurs 24A, 24B, 240 et le dispositif pendulaire 25 de mise en tension 210 (flèche FB2) associé à la machine électrique tournante. [0038] Pour ce groupe motopropulseur, dans le mode de traction ZEV, le refroidissement de la boîte de vitesses électrifiée est maintenu à l'aide de la pompe à vide attelée qui est entraînée en rotation par la machine électrique tournante. L'assistance au freinage et la climatisation de l'habitacle du véhicule sont maintenues à l'aide de la pompe à vide attelée 30 et du compresseur attelé qui sont également entraînés en rotation par la machine électrique tournante. 9 [0039] Bien entendu, l'invention ne se limite pas aux formes de réalisation particulières qui ont été décrites ici à titre d'exemple. L'homme du métier, selon les applications de l'invention, REVENDICATIONS1. Groupe motopropulseur de véhicule hybride comprenant un moteur thermique (ENI) et une machine électrique tournante réversible munie d'une poulie (11) et montée sur la façade accessoire (1) dudit moteur thermique (EN1), ladite façade accessoire (1) comprenant également un dispositif formant poulie de vilebrequin (10), une pompe à vide attelée munie d'une poulie (13), un compresseur de climatisation attelé muni d'une poulie (14), des galets tendeurs (110A, 110B, 14A, 14B) et une courroie d'entraînement principale (B15) installée autour desdites poulies (10, 11, 13, 14) et galets (110A, 110B, 14A, 14B), caractérisé en ce que ledit dispositif formant poulie de vilebrequin (10) comporte une première poulie de vilebrequin débrayable (100) comprenant des moyens de débrayage (102) agencés de sorte qu'elle est embrayée pour un entraînement des accessoires attelés (11, 13, 14) par le vilebrequin (VIL) lorsque ledit groupe motopropulseur est dans un mode thermique ou hybride et est débrayée et libre en rotation pour un entraînement des accessoires attelés (13, 14) par ladite machine électrique tournante réversible lorsque ledit groupe motopropulseur est dans un mode tout électrique, dit ZEV. 2. Groupe motopropulseur de véhicule hybride selon la revendication 1, caractérisé en ce que lesdits galets tendeurs comprennent deux galets tendeurs (110A, 110B) inclus dans un dispositif pendulaire de mise en tension (110) associé à ladite machine électrique tournante réversible. 3. Groupe motopropulseur de véhicule hybride selon la revendication 2, caractérisé en ce que lesdits galets tendeurs comprennent aussi un galet tendeur (14A) agencé sur le chemin de ladite courroie d'entraînement principale (B15) entre ladite première poulie de vilebrequin débrayable (100) et ladite poulie de pompe à vide attelée (13) et un autre galet tendeur (14B) agencé sur le chemin de ladite courroie d'entraînement principale (B15) entre ladite poulie de pompe à vide attelée (13) et un dit galet tendeur (110A) dudit dispositif pendulaire de mise en tension (110). 4. Groupe motopropulseur de véhicule hybride selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que ledit dispositif formant poulie de vilebrequin (10) comporte une deuxième poulie de vilebrequin débrayable (101) comportant des moyens (102B) de couplage mécanique débrayable par rapport au 11 vilebrequin (VIL) et à ladite première poulie de vilebrequin (100), et ladite façade accessoire (1) comprend également une pompe à eau attelée munie d'une poulie (12) et une courroie d'entraînement secondaire (B16) installée autour de ladite deuxième poulie de vilebrequin débrayable (101) et de ladite poulie de pompe à 5 eau attelée (12), ladite deuxième poulie de vilebrequin débrayable (101) étant embrayée lorsque ledit groupe motopropulseur est dans ledit mode thermique ou hybride pour un entraînement de ladite pompe à eau attelée par le vilebrequin (VIL), et étant débrayée et libre en rotation lorsque ledit groupe motopropulseur est dans ledit mode tout électrique, dit ZEV. 10 5. Groupe motopropulseur de véhicule hybride selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite façade accessoire (2) comprend également une pompe à eau attelée munie d'une poulie (22) et ladite courroie d'entraînement principale (B25) est installée aussi autour de ladite poulie de pompe à eau attelée (22) pour son entraînement avec les autres dits accessoires attelés (21, 23, 24) par le vilebrequin 15 (VIL) lorsque ledit groupe motopropulseur est dans ledit mode thermique ou hybride et par ladite machine électrique tournante réversible lorsque ledit groupe motopropulseur est dans ledit mode tout électrique, dit ZEV. 6. Groupe motopropulseur de véhicule hybride selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdits galets tendeurs comprennent deux galets tendeurs (210A, 210B) 20 inclus dans un dispositif pendulaire de mise en tension (210) associé à ladite machine électrique tournante réversible. 7. Groupe motopropulseur de véhicule hybride selon la revendication 6, caractérisé en ce que lesdits galets tendeurs comprennent aussi un galet tendeur (24A) agencé sur le chemin de ladite courroie d'entraînement principale (B25) entre ladite 25 poulie de pompe à eau attelée (22) et ladite poulie de pompe à vide attelée (23), un autre galet tendeur (24B) agencé sur le chemin de ladite courroie d'entraînement principale (B25) entre ladite poulie de pompe à vide attelée (23) et un dit galet tendeur (210A) dudit dispositif pendulaire de mise en tension (210) et un autre galet tendeur (24C) agencé sur le chemin de ladite courroie d'entraînement 30 principale (B25) entre ladite première poulie de vilebrequin débrayable (20) et ladite poulie de pompe à eau attelée (22). 8. Véhicule hybride caractérisé en ce qu'il comprend un groupe motopropulseur selon l'une quelconque des revendications 1 à 7.