FR2814989A1 - Propulsion unit, for hybrid automotive vehicle, ships or railway locomotives, has locking/braking unit connected to gear train, and which enables changeover from electric drive to internal combustion engine drive - Google Patents

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Abstract

The propulsion unit has an internal combustion (IC) unit (1) having an engine (11) and a first electric machine (12) connected to the engine, by an output shaft (6). A second electric machine (3) has an electric motor output shaft (7), a transmission (8) transmitting torque to wheels (9), and an epicycloidal gear train (2) with a ring gear (23), a satellite carrier (21) and a sun gear (22). The output shafts of engine, electrical motor and transmission are connected to the gear train. There are locking units (5) connected to gear train which are not connected to the IC engine unit nor to the electric motor, these locking units in active or inactive state, the link IC engine output shaft or electrical machine output shafts to the gear train. On starting the vehicle, the locking unit is in the inactive state, with the first electrical machine driving the vehicle, while the IC engine is used to charge the second electrical machine, and after a certain speed threshold is attained the locking unit is activated causing the IC engine to take over, but with the second electrical machine not providing additional power.

Description

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Groupe motopropulseur hybride comportant des moyens de freinage. Hybrid powertrain with braking means.

L'invention concerne un groupe motopropulseur hybride pour un véhicule, comportant un moteur électrique et un moteur thermique.  The invention relates to a hybrid powertrain for a vehicle, comprising an electric motor and a heat engine.

Des applications de ce type de motorisation ont déjà été mises en oeuvre pour des navires, des locomotives ou des automobiles.  Applications of this type of engine have already been implemented for ships, locomotives or cars.

Les moteurs thermiques classiques (à pistons, à turbine à vapeur ou à gaz...) sont essentiellement utilisés pour leurs propriétés de bonne compacité et de grande autonomie. Ils présentent néanmoins de nombreux inconvénients. En particulier, l'indépendance entre le couple et la vitesse est mal assurée. En effet, il est difficile d'obtenir un couple conséquent à faible vitesse. De plus, aux basses vitesses de rotation, ils présentent un mauvais rendement et génèrent une pollution importante.  Conventional heat engines (pistons, steam or gas turbines ...) are mainly used for their properties of good compactness and great autonomy. They nevertheless have numerous drawbacks. In particular, the independence between torque and speed is poorly assured. Indeed, it is difficult to obtain a substantial torque at low speed. In addition, at low rotational speeds, they exhibit poor efficiency and generate significant pollution.

Les moteurs électriques, par exemple les moteurs synchrones ou les moteurs à courant continu, avec ou sans balais, ne présentent pas ces inconvénients. Avec les électroniques de commande actuelles, on obtient une grande indépendance entre la vitesse de rotation et le couple fourni. C'est pourquoi les groupes motopropulseurs hybrides utilisent des moteurs thermiques et des moteurs électriques pour combiner leurs avantages.  Electric motors, for example synchronous motors or direct current motors, with or without brushes, do not have these drawbacks. With current control electronics, great independence is obtained between the speed of rotation and the torque supplied. This is why hybrid powertrains use heat engines and electric motors to combine their advantages.

On connaît par le document FR-Al-2 783 763 un  Document FR-Al-2 783 763 discloses a

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groupe motopropulseur dans lequel un arbre de sortie d'une première machine électrique est lié en rotation au planétaire d'un train à engrenages épicycloïdaux, un arbre de sortie d'un moteur thermique est lié en rotation au porte-satellites du train à engrenages épicycloïdaux, et une deuxième machine électrique et un pont destiné à transmettre une puissance motrice aux roues d'un véhicule sont liés à la couronne du train à engrenages épicycloïdaux. Les machines électriques sont susceptibles de fonctionner indifféremment en générateur ou en moteur. Le fonctionnement en générateur permet de recharger des batteries d'accumulateurs ou d'alimenter directement l'autre machine électrique fonctionnant en moteur.  powertrain in which an output shaft of a first electric machine is linked in rotation to the planetary of a planetary gear train, an output shaft of a thermal engine is linked in rotation to the planet carrier of the planetary gear train , and a second electric machine and a bridge intended to transmit motive power to the wheels of a vehicle are linked to the crown of the planetary gear train. Electric machines are capable of operating either as a generator or as a motor. Operation as a generator makes it possible to recharge accumulator batteries or to directly supply the other electric machine operating as a motor.

Un tel groupe motopropulseur comporte différents modes de fonctionnement, notamment un mode tout électrique dans lequel le moteur thermique est arrêté et l'énergie est fournie aux machines électriques par les batteries d'accumulateurs, un mode thermique dans lequel le moteur thermique entraîne le véhicule et les machines électriques en générateur, et un mode hybride dans lequel l'une des machines électriques fonctionne en générateur pour alimenter l'autre machine électrique fonctionnant en moteur en complément du moteur thermique.  Such a powertrain has different operating modes, in particular an all-electric mode in which the heat engine is stopped and energy is supplied to electric machines by storage batteries, a thermal mode in which the heat engine drives the vehicle and electric machines as a generator, and a hybrid mode in which one of the electric machines works as a generator to supply the other electric machine operating as a motor in addition to the heat engine.

On connaît par le document FR-A1-2 679 839 un équipement moteur hybride pour faire tourner un arbre de sortie et qui comporte un moteur primaire, par exemple un moteur thermique ou un moteur électrique asynchrone, une machine électrique complémentaire, un train d'engrenages épicycloïdaux permettant de combiner la puissance de la sortie du moteur primaire  Document FR-A1-2 679 839 discloses hybrid motor equipment for rotating an output shaft and which comprises a primary motor, for example a heat engine or an asynchronous electric motor, a complementary electric machine, a train of planetary gears for combining the power of the primary motor output

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et la puissance de la sortie de la machine électrique complémentaire pour asservir la puissance sur l'arbre de sortie. En outre, un alternateur est couplé directement au moteur primaire. La fonction essentielle de la machine électrique complémentaire est d'ajuster la vitesse et le couple de l'arbre de sortie pendant que le moteur primaire fonctionne dans des conditions optimales. La machine électrique complémentaire peut fonctionner en générateur ou en moteur. Cette solution permet de réaliser une machine électrique complémentaire de puissance inférieure à la puissance maximale nécessaire sur l'arbre de sortie.  and the power of the output of the complementary electric machine to control the power on the output shaft. In addition, an alternator is directly coupled to the primary engine. The essential function of the complementary electric machine is to adjust the speed and the torque of the output shaft while the primary motor is operating under optimal conditions. The additional electric machine can operate as a generator or as a motor. This solution makes it possible to produce an additional electrical machine with a power lower than the maximum power required on the output shaft.

L'inconvénient de ces solutions est que les modes de fonctionnement sont limités. En particulier, il n'est pas prévu de fonctionner uniquement avec le moteur thermique, le fonctionnement d'une machine électrique étant toujours indispensable pour transmettre le couple du moteur thermique sur l'arbre de sortie.  The disadvantage of these solutions is that the operating modes are limited. In particular, it is not intended to operate only with the heat engine, the operation of an electric machine being always essential for transmitting the torque of the heat engine on the output shaft.

L'invention a pour objectif de permettre un choix plus important de modes de fonctionnement. Elle vise en particulier à obtenir un mode de fonctionnement avec le moteur thermique seul et à autoriser le démarrage du moteur thermique par l'une des machines électriques.  The invention aims to allow a greater choice of operating modes. It aims in particular to obtain a mode of operation with the heat engine alone and to authorize the starting of the heat engine by one of the electric machines.

Avec ces objectifs en vue, l'invention a pour objet un groupe motopropulseur hybride pour véhicule comportant - un groupe thermique comportant un moteur thermique et une première machine électrique liée au moteur  With these objectives in view, the invention relates to a hybrid powertrain for a vehicle comprising - a thermal group comprising a thermal engine and a first electric machine linked to the engine

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thermique par un arbre de sortie thermique, - une deuxième machine électrique qui comporte un arbre de sortie électrique, - une transmission destinée à transmettre une puissance au véhicule, - un train d'engrenages épicycloïdaux comportant des éléments de train tels qu'une couronne, un porte- satellites et un planétaire, l'arbre de sortie thermique, l'arbre de sortie électrique et la transmission étant respectivement liés à un élément de train, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens de freinage liés à l'élément de train qui n'est pas lié à l'arbre de sortie thermique ni à l'arbre de sortie électrique pour arrêter sa rotation.  thermal by a thermal output shaft, - a second electric machine which includes an electric output shaft, - a transmission intended to transmit power to the vehicle, - a train of planetary gears comprising train elements such as a crown, a planet carrier and a sun gear, the thermal output shaft, the electrical output shaft and the transmission being respectively linked to a train element, characterized in that it also comprises braking means linked to the train element which is not linked to the thermal output shaft or the electrical output shaft to stop its rotation.

On dispose ainsi, avec les moyens de freinage, d'une commande pour modifier le mode de fonctionnement du groupe motopropulseur, comme on le comprendra mieux par la suite. De plus, la première machine électrique, en fonctionnant en moteur, sert de démarreur au moteur thermique.  There is thus, with the braking means, a control for modifying the operating mode of the powertrain, as will be better understood later. In addition, the first electric machine, operating as a motor, serves as a starter for the heat engine.

Selon une première variante, l'arbre de sortie et la transmission sont liés directement. Ainsi, la deuxième machine électrique entraîne directement le véhicule. La commande des moyens de freinage permet de coupler ou non, selon qu'ils sont activés ou non, le moteur thermique à la transmission pour changer le mode de fonctionnement du groupe motopropulseur..  According to a first variant, the output shaft and the transmission are directly linked. Thus, the second electric machine drives the vehicle directly. The braking means control makes it possible to couple or not, depending on whether they are activated or not, the heat engine with the transmission to change the operating mode of the powertrain.

En effet, lorsque les moyens de freinage ne sont pas actifs, l'élément de train qui n'est pas lié  Indeed, when the braking means are not active, the train element which is not linked

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Figure img00050001

à l'arbre de sortie thermique ni à l'arbre de sortie électrique est libre en rotation. Il n'y a alors pas de couplage mécanique entre le groupe thermique et la transmission couplée à la deuxième machine électrique.
Figure img00050001

neither the thermal output shaft nor the electrical output shaft is free to rotate. There is then no mechanical coupling between the thermal group and the transmission coupled to the second electric machine.

Si le moteur thermique n'est pas en route, le véhicule est entraîné par la deuxième machine électrique seule, dans un mode électrique pur. Si le moteur thermique est en fonctionnement, la première machine électrique fonctionne en générateur et le groupe thermique se comporte alors en groupe électrogène pour fournir de l'énergie électrique à la deuxième machine électrique ou pour recharger les batteries. Ce mode de fonctionnement est appelé mode série. Le moteur peut fonctionner alors à son point de fonctionnement optimal avec le meilleur rendement et la moindre émission de polluants. Par exemple, pour un moteur à pistons à essence, ce point de fonctionnement est obtenu pour une vitesse de l'ordre de 3000 tour/min (min-l) et 75% du couple maximal.  If the engine is not running, the vehicle is driven by the second electric machine alone, in a pure electric mode. If the heat engine is running, the first electric machine operates as a generator and the thermal group then behaves as a generator to supply electric energy to the second electric machine or to recharge the batteries. This operating mode is called serial mode. The engine can then operate at its optimum operating point with the best efficiency and the least emission of pollutants. For example, for a petrol piston engine, this operating point is obtained for a speed of the order of 3000 rpm (min-l) and 75% of the maximum torque.

Ce mode de fonctionnement est particulièrement adapté à une utilisation du véhicule à vitesse faible, par exemple, pour un véhicule automobile, pour un usage urbain. En effet, on bénéficie de toute la souplesse et de toute la puissance d'un moteur électrique pour un fonctionnement à basse vitesse.  This operating mode is particularly suitable for using the vehicle at low speed, for example, for a motor vehicle, for urban use. Indeed, we benefit from all the flexibility and all the power of an electric motor for low speed operation.

L'énergie est renouvelée par périodes, avec un minimum d'émissions polluantes et un rendement maximal. De plus, lors des périodes de freinage du véhicule, la deuxième machine peut avantageusement être utilisée en générateur pour récupérer l'énergie cinétique du véhicule. Energy is renewed by periods, with a minimum of polluting emissions and a maximum yield. In addition, during periods of vehicle braking, the second machine can advantageously be used as a generator to recover the kinetic energy of the vehicle.

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Dans un mode parallèle, lorsque les moyens de freinage sont actifs et l'élément de train qui n'est pas lié à l'arbre de sortie thermique ni à l'arbre de sortie électrique est fixe, le groupe thermique et la deuxième machine électrique sont liés en rotation par le train d'engrenages épicycloïdaux. La puissance est fournie à la transmission d'une part par le moteur thermique, et d'autre part la première, la deuxième ou une combinaison des deux machines électriques directement sur l'arbre de sortie électrique. Dans un cas particulier, la deuxième machine électrique ne fournit aucune puissance et tourne librement avec la transmission sans fournir ni absorber de couple. Seul le moteur thermique entraîne alors la transmission. In a parallel mode, when the braking means are active and the train element which is not linked to the thermal output shaft or to the electrical output shaft is fixed, the thermal group and the second electrical machine are linked in rotation by the planetary gear train. Power is supplied to the transmission on the one hand by the heat engine, and on the other hand the first, the second or a combination of the two electric machines directly on the electric output shaft. In a particular case, the second electric machine does not supply any power and turns freely with the transmission without supplying or absorbing torque. Only the engine then drives the transmission.

Ce mode de fonctionnement est particulièrement adapté à une utilisation du véhicule à vitesse conséquente et durable, par exemple, pour un véhicule automobile, pour un usage extra-urbain ou sur autoroute. En effet, le besoin de puissance sur une longue période épuiserait les batteries trop rapidement en mode électrique pur. Par ailleurs, le mode série serait handicapé par la limite de puissance de la première machine électrique et par la perte de rendement de la conversion de l'énergie mécanique en énergie électrique puis inversement. Par ailleurs, en cas de besoin de puissance supplémentaire ponctuel, par exemple pour le franchissement d'une côte ou un dépassement, les machines électriques peuvent apporter avantageusement un complément de puissance transitoire.  This operating mode is particularly suitable for using the vehicle at a consistent and lasting speed, for example, for a motor vehicle, for extra-urban use or on the motorway. Indeed, the need for power over a long period would exhaust the batteries too quickly in pure electric mode. Furthermore, the serial mode would be handicapped by the power limit of the first electric machine and by the loss of efficiency from the conversion of mechanical energy into electrical energy and then vice versa. Furthermore, in case of need for additional punctual power, for example for crossing a hill or overtaking, electric machines can advantageously provide additional transient power.

La transition du mode série au mode parallèle ou vice-versa s'effectue lorsque le véhicule est en  The transition from serial mode to parallel mode or vice versa takes place when the vehicle is in

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mouvement de telle sorte que la vitesse de rotation du groupe thermique en mode parallèle soit supérieure à un seuil minimal. Ce seuil correspond à un régime en dessous duquel le moteur thermique n'est pas en mesure de fournir un couple, par exemple au régime de démarrage d'un moteur à pistons. En pratique, les passages d'un mode de fonctionnement à l'autre sont déterminés selon une stratégie qui optimise les performances du moteur thermique et le rendement énergétique du groupe motopropulseur.  movement so that the rotation speed of the thermal group in parallel mode is greater than a minimum threshold. This threshold corresponds to a speed below which the heat engine is unable to supply a torque, for example at the starting speed of a piston engine. In practice, the changes from one operating mode to another are determined according to a strategy which optimizes the performance of the heat engine and the energy efficiency of the powertrain.

Selon un premier mode de réalisation, l'arbre de sortie thermique est lié au porte-satellites, l'arbre de sortie électrique et la transmission sont liés au planétaire et les moyens de freinage agissent sur la couronne.  According to a first embodiment, the thermal output shaft is linked to the planet carrier, the electric output shaft and the transmission are linked to the sun gear and the braking means act on the crown.

Dans le mode parallèle, les moyens de freinage sont actifs et la couronne est fixe. Le groupe thermique et la deuxième machine électrique sont alors liés en rotation par le train d'engrenages épicycloïdaux. La puissance est fournie à la transmission d'une part par le groupe thermique, c'est-à-dire par le moteur thermique avec un complément éventuel de la première machine électrique, par l'intermédiaire du porte-satellites et du planétaire, et d'autre part par la deuxième machine électrique directement sur l'arbre de sortie électrique lié au planétaire.  In the parallel mode, the braking means are active and the crown is fixed. The thermal group and the second electric machine are then linked in rotation by the planetary gear train. The power is supplied to the transmission on the one hand by the thermal group, that is to say by the heat engine with a possible complement of the first electric machine, via the planet carrier and the planetary, and on the other hand by the second electric machine directly on the electric output shaft linked to the planet.

Selon un deuxième mode de réalisation, l'arbre de sortie thermique est lié à la couronne, l'arbre de sortie électrique et la transmission sont liés au planétaire et les moyens de freinage agissent sur le porte-satellites.  According to a second embodiment, the thermal output shaft is linked to the crown, the electric output shaft and the transmission are linked to the planet wheel and the braking means act on the planet carrier.

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Le fonctionnement dans ce mode de réalisation est similaire au premier mode de réalisation, hormis les rapports de réduction qui sont différents. De plus, le sens de rotation de la deuxième machine électrique par rapport au groupe thermique est inversé, ce qui peut nécessiter une étude particulière de l'implantation du groupe motopropulseur dans le véhicule ou de la transmission pour inverser le sens de rotation. The operation in this embodiment is similar to the first embodiment, except for the reduction ratios which are different. In addition, the direction of rotation of the second electric machine relative to the thermal group is reversed, which may require a special study of the location of the powertrain in the vehicle or of the transmission to reverse the direction of rotation.

Dans le mode parallèle, les moyens de freinage sont actifs et le porte-satellites est fixe. Le groupe thermique et la deuxième machine électrique sont alors liés en rotation par le train d'engrenages épicycloïdaux. La puissance est fournie à la transmission d'une part par le groupe thermique, c'est-à-dire par le moteur thermique avec un complément éventuel de la première machine électrique, par l'intermédiaire de la couronne et du planétaire, et d'autre part par la deuxième machine électrique directement sur l'arbre de sortie électrique lié au planétaire.  In the parallel mode, the braking means are active and the planet carrier is fixed. The thermal group and the second electric machine are then linked in rotation by the planetary gear train. Power is supplied to the transmission on the one hand by the thermal group, that is to say by the heat engine with a possible complement of the first electric machine, via the crown and the sun gear, and d on the other hand by the second electric machine directly on the electric output shaft linked to the planetary.

Les conditions d'utilisation du deuxième mode de réalisation sont les mêmes que celles du premier mode de réalisation.  The conditions of use of the second embodiment are the same as those of the first embodiment.

Selon une deuxième variante, pour un troisième mode de réalisation, l'arbre de sortie thermique est lié à la couronne, l'arbre de sortie électrique est lié au planétaire, la transmission est liée au portesatellites et les moyens de freinage agissent sur le porte-satellites.  According to a second variant, for a third embodiment, the thermal output shaft is linked to the crown, the electric output shaft is linked to the planet gear, the transmission is linked to the satellite doors and the braking means act on the door -satellites.

Lorsque le frein n'est pas actif, le groupe  When the brake is not active, the group

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motopropulseur fonctionne en mode parallèle, le mouvement du groupe thermique et de la deuxième machine électrique se combinant pour entraîner le véhicule. Lorsque le frein est activé, le véhicule est immobilisé. La deuxième machine électrique sert alors de démarreur pour le moteur thermique ou de générateur pour charger les batteries à l'arrêt du véhicule. Dans ce cas, la première machine électrique est uniquement un générateur, ce qui simplifie sa réalisation et sa commande.  powertrain operates in parallel mode, the movement of the thermal unit and the second electric machine combining to drive the vehicle. When the brake is activated, the vehicle is immobilized. The second electric machine then serves as a starter for the heat engine or as a generator to charge the batteries when the vehicle is stopped. In this case, the first electric machine is only a generator, which simplifies its production and its control.

Selon des caractéristiques complémentaires : - une roue libre est montée sur l'arbre de sortie thermique pour interdire un sens de rotation contraire à celui du moteur thermique. Ainsi, le moteur thermique est protégé contre une rotation dans un sens intempestif qui pourrait perturber son démarrage, voire générer des dégradations.  According to additional characteristics: - a freewheel is mounted on the thermal output shaft to prevent a direction of rotation opposite to that of the thermal engine. Thus, the thermal engine is protected against rotation in an untimely direction which could disturb its starting, or even generate damage.

- Les moyens de freinage sont un frein à sangle. Ce type de frein permet un freinage progressif de l'élément du train à engrenages épicycloidaux. - The braking means is a strap brake. This type of brake allows progressive braking of the element of the planetary gear train.

Cette caractéristique permet d'effectuer une transition du mode série au mode parallèle de manière progressive et en adaptant le couple fourni par la deuxième machine électrique, de telle manière qu'aucune variation de puissance transmise au véhicule ne soit perceptible. Par ailleurs, si le moteur thermique est à l'arrêt, cette transition entraîne le moteur thermique pour le faire démarrer. Il n'est pas nécessaire de disposer d'un démarreur spécifique sur le moteur thermique, ni que la première machine thermique soit motrice. Le groupe motopropulseur est ainsi  This characteristic makes it possible to transition from series mode to parallel mode gradually and by adapting the torque supplied by the second electric machine, so that no variation in power transmitted to the vehicle is noticeable. Furthermore, if the heat engine is stopped, this transition drives the heat engine to start it. It is not necessary to have a specific starter on the heat engine, nor that the first heat engine is driven. The powertrain is thus

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de réalisation plus simple.  of simpler realization.

- Les moyens de freinage sont un frein multidisques. - The braking means are a multi-disc brake.

Ce type de frein comporte les mêmes avantages que précédemment.  This type of brake has the same advantages as before.

- Le groupe motopropulseur comporte un réducteur auxiliaire entre le train d'engrenages épicycloïdaux et la transmission. Celui-ci permet d'adapter au mieux la vitesse de rotation à la sortie du groupe motopropulseur. Il permet éventuellement également d'adapter le sens de rotation de la sortie. - The powertrain includes an auxiliary reduction gear between the planetary gear train and the transmission. This makes it possible to best adapt the speed of rotation at the output of the powertrain. It also optionally makes it possible to adapt the direction of rotation of the outlet.

L'invention sera mieux comprise et d'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description qui va suivre, la description faisant référence aux dessins annexés parmi lesquels : - la figure 1 est un schéma d'un groupe motopropulseur conforme à l'invention selon un premier mode de réalisation ; - la figure 2 est un diagramme de vitesse du groupe motopropulseur selon le premier mode de réalisation ; la figure 3 est un schéma du groupe motopropulseur conforme à l'invention selon un deuxième mode de réalisation ; - la figure 4 est un diagramme de vitesse du groupe motopropulseur selon le deuxième mode de réalisation ; - la figure 5 est un schéma du groupe motopropulseur conforme à l'invention selon un troisième mode de réalisation ;  The invention will be better understood and other particularities and advantages will appear on reading the description which follows, the description referring to the appended drawings in which: - Figure 1 is a diagram of a powertrain in accordance with invention according to a first embodiment; - Figure 2 is a speed diagram of the powertrain according to the first embodiment; Figure 3 is a diagram of the powertrain according to the invention according to a second embodiment; - Figure 4 is a speed diagram of the powertrain according to the second embodiment; - Figure 5 is a diagram of the powertrain according to the invention according to a third embodiment;

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Figure img00110001

- la figure 6 est un diagramme de vitesse du groupe motopropulseur selon le troisième mode de réalisation ; la figure 7 montre un frein à sangle réalisant les moyens de freinage.
Figure img00110001

- Figure 6 is a speed diagram of the powertrain according to the third embodiment; FIG. 7 shows a strap brake implementing the braking means.

Les figures 1, 3 et 5 montrent des schémas de trois modes de réalisation conformes à l'invention d'un groupe motopropulseur d'un véhicule qui comporte un groupe thermique 1, un train à engrenages épi cycloïdaux 2, une deuxième machine électrique 3 et un réducteur 24. Le groupe motopropulseur comporte une transmission réalisée par un pont lié au réducteur 24 pour entraîner des roues 9 motrices du véhicule. Le groupe thermique 1 comporte un moteur thermique 11 et une première machine électrique 12, leurs rotors étant liés à un arbre de sortie thermique 6. L'arbre de sortie thermique 6 comporte en outre une roue libre 10 qui n'autorise qu'un seul sens de rotation de l'arbre de sortie thermique 6, celui correspondant au sens de rotation du moteur thermique. FIGS. 1, 3 and 5 show diagrams of three embodiments in accordance with the invention of a powertrain of a vehicle which comprises a thermal group 1, a train with cycloid epi gears 2, a second electric machine 3 and a reduction gear 24. The powertrain comprises a transmission produced by a bridge linked to the reduction gear 24 to drive the driving wheels 9 of the vehicle. The thermal group 1 comprises a heat engine 11 and a first electric machine 12, their rotors being linked to a thermal output shaft 6. The thermal output shaft 6 also comprises a free wheel 10 which allows only one direction of rotation of the thermal output shaft 6, that corresponding to the direction of rotation of the heat engine.

La deuxième machine électrique 3 comporte un rotor lié en rotation à un arbre de sortie électrique 7. The second electric machine 3 comprises a rotor linked in rotation to an electric output shaft 7.

Le train à engrenages épicycloidaux 2 comporte des éléments qui transmettent le mouvement. Ces éléments sont un planétaire 22, un porte-satellite 21 ayant le même axe de rotation que le planétaire 22, des satellites 25 qui engrènent avec le planétaire 22 et dont les axes de rotation sont portés par le porte-satellites, et une couronne 23 à denture The planetary gear train 2 has elements which transmit the movement. These elements are a sun gear 22, a planet carrier 21 having the same axis of rotation as the sun gear 22, satellites 25 which mesh with the sun gear 22 and whose axes of rotation are carried by the planet carrier, and a crown 23 toothed

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intérieure, ayant le même axe de rotation que le planétaire 22, et qui engrène avec les satellites 25.  interior, having the same axis of rotation as the planetary 22, and which meshes with the satellites 25.

Dans le premier mode de réalisation montré sur la figure 1, l'arbre de sortie thermique est lié au porte-satellites 21, l'arbre de sortie électrique 7 est lié au réducteur 24 et au planétaire 22. Le train à engrenages épicycloïdaux comporte en outre des moyens de freinage 5 qui agissent sur la couronne 23.  In the first embodiment shown in FIG. 1, the thermal output shaft is linked to the planet carrier 21, the electrical output shaft 7 is linked to the reduction gear 24 and to the sun gear 22. The planetary gear train comprises in in addition to braking means 5 which act on the crown 23.

En se référant aux figures 2,4 et 6, les vitesses des éléments du train à engrenages épi cycloïdaux sont représentées pour différentes configurations. Les diagrammes comportent trois axes de vitesse c, ps et p correspondant aux vitesses de rotation respectivement de la couronne 23, du portesatellites 21 et du planétaire 22. Un axe de zéro z coupe les axes de vitesse au point de lecture de vitesse nulle. Les axes et ps sont espacés d'une distance proportionnelle au nombre de dents de la couronne 23, tandis que les axes de vitesse ps et p sont espacés d'une distance proportionnelle au nombre de dents du planétaire 22. Un point de fonctionnement du train à engrenages épicycloïdaux est représenté par un segment de droite reliant les axes de vitesse et p en coupant l'axe ps. On lit les vitesses de rotation de chacun des éléments sur les axes p, ps et à l'intersection du segment de droite.  Referring to Figures 2, 4 and 6, the speeds of the elements of the cycloid epi gear train are shown for different configurations. The diagrams include three speed axes c, ps and p corresponding to the rotational speeds of the crown 23, the satellite gates 21 and the planet gear 22 respectively. A zero axis z intersects the speed axes at the zero speed reading point. The axes and ps are spaced by a distance proportional to the number of teeth of the crown 23, while the speed axes ps and p are spaced by a distance proportional to the number of teeth of the sun gear 22. A point of operation of the train with planetary gears is represented by a straight line connecting the axes of speed and p by cutting the axis ps. We read the rotational speeds of each of the elements on the axes p, ps and at the intersection of the line segment.

Sur la figure 2, la vitesse de rotation du groupe thermique se lit sur l'axe ps, tandis que celle de l'arbre de sortie électrique se lit sur l'axe p. Cette dernière est également proportionnelle à la vitesse de rotation des roues, le sens positif correspondant à une marche avant du véhicule.  In FIG. 2, the speed of rotation of the thermal group is read on the axis ps, while that of the electric output shaft is read on the axis p. The latter is also proportional to the speed of rotation of the wheels, the positive direction corresponding to a forward movement of the vehicle.

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La zone grisée 40 correspond au sens de rotation non exploitable sur l'arbre de sortie thermique. Ledit sens de rotation est par ailleurs interdit par la roue libre 10.  The shaded area 40 corresponds to the direction of rotation that cannot be used on the thermal output shaft. Said direction of rotation is also prohibited by the freewheel 10.

Le mode série est représenté par les segments 41,42 et 43, selon que le moteur thermique 11 est en rotation (segment 41) ou à l'arrêt (segments 42 et 43). L'entraînement du véhicule est réalisé entièrement par la deuxième machine électrique 3 qui impose la vitesse de rotation de l'arbre de sortie électrique, reportée sur l'axe de vitesse p. Le moteur thermique 11 est à l'arrêt ou entraîne la première machine électrique 12 en rotation pour la faire fonctionner en générateur.  The serial mode is represented by the segments 41, 42 and 43, depending on whether the heat engine 11 is in rotation (segment 41) or stopped (segments 42 and 43). The vehicle is driven entirely by the second electric machine 3 which imposes the speed of rotation of the electric output shaft, transferred to the speed axis p. The heat engine 11 is stopped or drives the first electric machine 12 in rotation to operate it as a generator.

Le mode parallèle est représenté par le segment 44 qui passe au point Oc d'intersection entre l'axe de vitesse c et l'axe de zéro z. Ce segment 44 représente le fonctionnement lorsque les moyens de freinage bloquent la rotation de la couronne 23. Dans ce mode parallèle, les vitesses du groupe thermique 1 et de la deuxième machine électrique 3 sont liées. Le régime minimal du moteur thermique est indiqué par le seuil s sur l'axe ps. Le segment 45 correspond à ce régime et détermine sur l'axe p une vitesse minimale s'correspondant à une vitesse minimale du véhicule pour le fonctionnement en mode parallèle.  The parallel mode is represented by the segment 44 which passes at the point Oc of intersection between the speed axis c and the axis of zero z. This segment 44 represents the operation when the braking means block the rotation of the crown 23. In this parallel mode, the speeds of the thermal group 1 and of the second electric machine 3 are linked. The minimum engine speed is indicated by the threshold s on the ps axis. The segment 45 corresponds to this regime and determines on the axis p a minimum speed corresponding to a minimum speed of the vehicle for operation in parallel mode.

Dans le deuxième mode de réalisation montré sur la figure 3, l'arbre de sortie thermique 6 est lié à la couronne 23, l'arbre de sortie électrique 7 est lié au réducteur 24 et au planétaire 22. Le train à engrenages épicycloïdaux 2 comporte en outre des moyens de freinage 5 qui agissent sur le porte-  In the second embodiment shown in FIG. 3, the thermal output shaft 6 is linked to the crown 23, the electrical output shaft 7 is linked to the reduction gear 24 and to the sun gear 22. The planetary gear train 2 comprises in addition braking means 5 which act on the carrier

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satellites 21.  satellites 21.

Le diagramme de la figure 4 est similaire à celui de la figure 2, les mêmes références ayant la même signification. La vitesse de rotation du groupe thermique se lit sur l'axe c, tandis que celle de l'arbre de sortie électrique 7 se lit sur l'axe p.  The diagram in FIG. 4 is similar to that in FIG. 2, the same references having the same meaning. The rotational speed of the thermal unit can be read on the axis c, while that of the electrical output shaft 7 is read on the axis p.

Cette dernière est également proportionnelle à la vitesse de rotation des roues 9, le sens positif correspondant à une marche arrière du véhicule, contrairement au premier mode de réalisation. The latter is also proportional to the speed of rotation of the wheels 9, the positive direction corresponding to a reverse of the vehicle, unlike the first embodiment.

Le mode série est représenté par les segments 51,52, 53 et 54, selon que le moteur thermique 11 est en rotation (segments 51 et 52) ou à l'arrêt (segments 53 et 54). L'entraînement du véhicule est réalisé entièrement par la deuxième machine électrique 3 qui impose la vitesse de rotation, lue sur l'axe de vitesse p. Le moteur thermique Il est à l'arrêt ou entraîne la première machine électrique 12 en rotation pour la faire fonctionner en générateur.  The serial mode is represented by the segments 51, 52, 53 and 54, depending on whether the heat engine 11 is in rotation (segments 51 and 52) or stopped (segments 53 and 54). The vehicle is driven entirely by the second electric machine 3 which imposes the speed of rotation, read on the speed axis p. The heat engine It is stopped or drives the first electric machine 12 in rotation to operate it as a generator.

Le mode parallèle est représenté par les segments 55 et 56 qui passent au point Ops d'intersection entre l'axe de vitesse ps avec l'axe de zéro z. Le segment 55 représente le fonctionnement lorsque les moyens de freinage 5 bloquent la rotation du porte-satellites 21. Le segment 56 correspond au régime minimal du moteur thermique. Dans ce mode parallèle, les vitesses du groupe thermique 1 et de la deuxième machine électrique 3 sont liées.  The parallel mode is represented by the segments 55 and 56 which pass at the point Ops of intersection between the speed axis ps with the axis of zero z. The segment 55 represents the operation when the braking means 5 block the rotation of the planet carrier 21. The segment 56 corresponds to the minimum speed of the heat engine. In this parallel mode, the speeds of the thermal group 1 and of the second electric machine 3 are linked.

Dans le troisième mode de réalisation montré sur la figure 5, l'arbre de sortie thermique est lié à la couronne 23, l'arbre de sortie électrique 7 est  In the third embodiment shown in FIG. 5, the thermal output shaft is linked to the crown 23, the electrical output shaft 7 is

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lié au planétaire 22, et le réducteur est lié au porte-satellites 21. Le train à engrenages épicycloïdaux comporte en outre des moyens de freinage 5 qui agissent sur le porte-satellites 21.  linked to the sun gear 22, and the reduction gear is linked to the planet carrier 21. The planetary gear train also comprises braking means 5 which act on the planet carrier 21.

Le diagramme de la figure 6 est également similaire à celui de la figure 2, les mêmes références ayant la même signification. La vitesse de rotation du groupe thermique se lit sur l'axe c, tandis que celle de l'arbre de sortie électrique 7 se lit sur l'axe p. La vitesse de rotation des roues 9 est proportionnelle à la vitesse du porte-satellites 21 qui se lit sur l'axe ps, le sens positif correspondant à une marche avant du véhicule.  The diagram in FIG. 6 is also similar to that in FIG. 2, the same references having the same meaning. The rotational speed of the thermal unit can be read on the axis c, while that of the electrical output shaft 7 is read on the axis p. The speed of rotation of the wheels 9 is proportional to the speed of the planet carrier 21 which is read on the axis ps, the positive direction corresponding to a forward movement of the vehicle.

Le mode parallèle correspond aux segments 61, 62,63 et 64, selon que le groupe thermique 1 est en fonctionnement (segments 61 et 62) ou à l'arrêt (segments 63 et 64).  The parallel mode corresponds to segments 61, 62, 63 and 64, depending on whether the thermal group 1 is in operation (segments 61 and 62) or stopped (segments 63 and 64).

Quand les moyens de freinage 5 sont actifs, le véhicule est à l'arrêt, et le fonctionnement du groupe motopropulseur est représenté par le segment 65 quand le groupe thermique 1 est à l'arrêt ou par le segment 66 quand le groupe thermique est en fonctionnement pour entraîner en rotation les machines électriques 3,12 et ainsi recharger les batteries. Le segment 67 correspond au régime minimal du moteur thermique. Par exemple, pour démarrer le moteur thermique, la deuxième machine électrique devra tourner à une vitesse supérieure à s'.  When the braking means 5 are active, the vehicle is stopped, and the operation of the powertrain is represented by segment 65 when the thermal group 1 is stopped or by segment 66 when the thermal group is in operation to drive electrical machines 3.12 in rotation and thus recharge the batteries. Segment 67 corresponds to the minimum engine speed. For example, to start the engine, the second electric machine will have to rotate at a speed greater than s'.

Les moyens de freinage 5 sont par exemple un frein à sangle, connu en soi et schématisé sur la figure 7. L'élément 70 du train d'engrenages à  The braking means 5 are for example a strap brake, known per se and shown diagrammatically in FIG. 7. The element 70 of the gear train with

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freiner est entouré sur une portion de tour par une sangle 71 souple, par exemple en acier élastique, une garniture de friction 72 étant interposée entre la sangle 71 et l'élément à freiner.  braking is surrounded on a portion of a tower by a flexible strap 71, for example made of elastic steel, a friction lining 72 being interposed between the strap 71 and the element to be braked.

Une première extrémité 73 de la sangle est reliée à un bâti 74 du train d'engrenages. Un levier 76 est articulé sur le bâti 74 à un point d'articulation et un vérin 75 commande le pivotement du levier 76. La deuxième extrémité 77 de la sangle est reliée au levier entre le point d'articulation et le vérin 75.  A first end 73 of the strap is connected to a frame 74 of the gear train. A lever 76 is articulated on the frame 74 at an articulation point and a jack 75 controls the pivoting of the lever 76. The second end 77 of the strap is connected to the lever between the articulation point and the jack 75.

D'autres moyens de freinage 5 sont par exemple un frein multidisques. Un frein de ce type comporte sur l'axe de rotation de l'élément à freiner une première série de disques libres de coulisser mais arrêtés en rotation par rapport à l'élément à freiner. Le frein comporte en outre sur l'axe de rotation de l'élément à freiner une deuxième série de disque libres de coulisser mais arrêtés en rotation par rapport au bâti. Ils sont disposés en alternance avec les disques de la première série. Une commande permet de serrer les disques les uns contre les autres pour freiner l'élément à freiner en rotation.  Other braking means 5 are for example a multi-disc brake. A brake of this type comprises on the axis of rotation of the element to be braked a first series of discs free to slide but stopped in rotation relative to the element to be braked. The brake further comprises on the axis of rotation of the element to be braked a second series of discs free to slide but stopped in rotation relative to the frame. They are arranged alternately with the discs of the first series. A command is used to tighten the discs against each other to brake the element to be braked in rotation.

L'invention n'est pas limitée aux modes de réalisation qui ont été décrits uniquement à titre d'exemples. En particulier, le groupe motopropulseur peut entraîner des véhicules autres que à roues, par exemple des véhicules à chenilles ou des bateaux à hélice. The invention is not limited to the embodiments which have been described only by way of examples. In particular, the powertrain can drive vehicles other than wheeled, for example tracked vehicles or propeller boats.

Claims (9)

REVENDICATIONS 1. Groupe motopropulseur hybride pour véhicule comportant - un groupe thermique (1) comportant un moteur thermique (11) et une première machine électrique (12) liée au moteur thermique (11) par un arbre de sortie thermique (6), - une deuxième machine électrique (3) qui comporte un arbre de sortie électrique (7), - une transmission (8) destinée à transmettre une puissance au véhicule, - un train d'engrenages épicycloïdaux (2) comportant des éléments de train tels qu'une couronne (23), un porte-satellites (21) et un planétaire (22), l'arbre de sortie thermique (6), l'arbre de sortie électrique (7) et la transmission (8) étant liés respectivement à un élément de train (21,22, 23), caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens de freinage (5) lié à l'élément de train qui n'est pas lié à l'arbre de sortie thermique (6) ni à l'arbre de sortie électrique (7) pour arrêter sa rotation. 1. Hybrid powertrain for a vehicle comprising - a thermal unit (1) comprising a heat engine (11) and a first electric machine (12) linked to the heat engine (11) by a thermal output shaft (6), - a second electric machine (3) which comprises an electric output shaft (7), - a transmission (8) intended to transmit power to the vehicle, - a planetary gear train (2) comprising train elements such as a crown (23), a planet carrier (21) and a sun gear (22), the thermal output shaft (6), the electrical output shaft (7) and the transmission (8) being linked respectively to an element of train (21,22, 23), characterized in that it further comprises braking means (5) linked to the train element which is not linked to the thermal output shaft (6) nor to the electric output shaft (7) to stop its rotation. 2. Groupe motopropulseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'arbre de sortie électrique (7) est lié à la transmission (8).  2. Powertrain according to claim 1, characterized in that the electric output shaft (7) is linked to the transmission (8). 3. Groupe motopropulseur selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'arbre de sortie thermique (6) est lié au porte-satellites  3. Powertrain according to claim 2, characterized in that the thermal output shaft (6) is linked to the planet carrier <Desc/Clms Page number 18><Desc / Clms Page number 18> (21), l'arbre de sortie électrique (7) et la transmission (8) sont liés au planétaire (22) et les moyens de freinage (5) agissent sur la couronne (23).  (21), the electric output shaft (7) and the transmission (8) are linked to the sun gear (22) and the braking means (5) act on the crown (23). 4. Groupe motopropulseur selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'arbre de sortie thermique (6) est lié à la couronne (23), l'arbre de sortie électrique (7) et la transmission (8) sont liés au planétaire (22) et les moyens de freinage (5) agissent sur le porte-satellites (21).  4. Powertrain according to claim 2, characterized in that the thermal output shaft (6) is linked to the crown (23), the electric output shaft (7) and the transmission (8) are linked to the sun gear (22) and the braking means (5) act on the planet carrier (21). 5. Groupe motopropulseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'arbre de sortie thermique (6) est lié à la couronne (23), l'arbre de sortie électrique (7) est lié au planétaire (22), la transmission (8) est liée au porte-satellites (21) et les moyens de freinage (5) agissent sur le porte-satellites (21).  5. Powertrain according to claim 1, characterized in that the thermal output shaft (6) is linked to the crown (23), the electric output shaft (7) is linked to the sun gear (22), the transmission (8) is linked to the planet carrier (21) and the braking means (5) act on the planet carrier (21). 6. Groupe motopropulseur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une roue libre (10) est montée sur l'arbre de sortie thermique (6) pour interdire un sens de rotation contraire à celui du moteur thermique (11).  6. Powertrain according to claim 1, characterized in that a free wheel (10) is mounted on the thermal output shaft (6) to prevent a direction of rotation opposite to that of the heat engine (11). 7. Groupe motopropulseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de freinage (5) sont un frein à sangle.  7. Powertrain according to claim 1, characterized in that the braking means (5) are a strap brake. 8. Groupe motopropulseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que les moyens de freinage (5) sont un frein multidisques.  8. Powertrain according to claim 1, characterized in that the braking means (5) are a multi-disc brake. 9. Groupe motopropulseur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le groupe motopropulseur comporte un réducteur auxiliaire (24)  9. powertrain according to claim 1, characterized in that the powertrain comprises an auxiliary reduction gear (24) <Desc/Clms Page number 19><Desc / Clms Page number 19> entre le train d'engrenages épicycloidaux (2) et la transmission (8). between the planetary gear train (2) and the transmission (8).
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