FR2999122A1 - Transmission hydrostatique de vehicule avec engagement de moteurs selon leurs plages de fonctionnement optimales. - Google Patents

Abstract

La présente invention concerne un système de transmission hydrostatique de véhicule, caractérisé en ce qu'il comprend : - un moteur primaire entrainant en rotation un arbre primaire, - un arbre de sortie adapté pour entrainer une roue en rotation, - un moteur hydraulique lent à pistons radiaux configuré de manière à tourner à la vitesse de ladite roue - un train de pignons formant une chaine mécanique entre l'arbre primaire et l'arbre de sortie via un arbre secondaire. - une pompe hydraulique à cylindrée variable adaptée pour être sélectivement couplée ou désengagée de l'arbre primaire et adaptée pour alimenter en pression ledit moteur hydraulique, - une commande, adaptée pour piloter l'entrainement en rotation de l'arbre de sortie par le moteur hydraulique lent, ou par l'arbre primaire en fonction de la vitesse de l'arbre de sortie.

Description

DOMAINE TECHNIQUE GENERAL La présente invention concerne le domaine des transmissions pour véhicules comprenant des moyens d'entrainement hydrauliques.

ETAT DE L'ART Les systèmes de transmissions conventionnels permettent d'exploiter un moteur thermique ou électrique dans sa plage d'utilisation optimale afin d'obtenir une vitesse souhaitée sur un arbre de sortie, en utilisant plusieurs rapports de réduction typiquement au moyen de roues dentées et de crabots. Les deux types de moteur thermique et électrique peuvent être présents sur le même véhicule dans le cas d'une motorisation hybride.

Les moteurs thermiques formant conventionnellement le moyen de propulsion primaire de véhicules ont toutefois une plage d'utilisation optimale restreinte par rapport à la plage de vitesse souhaitée pour le véhicule, et ne sont pas capables de travailler à l'arrêt et à faible vitesse. Il en est de même pour les moteurs électriques, qui ont un rendement très faible à basse vitesse. Ces moteurs électriques ont des rendements faibles à très basse vitesse et une densité volumique et massique de puissance faible. Leurs consommations énergétiques à haute vitesse imposent un dimensionnement important, aussi bien du moteur que des batteries. Pour ces raisons, il est nécessaire de prévoir un embrayage et de multiples étages de réduction pour les moteurs thermiques, et des limitations de puissance et des systèmes de refroidissement contraignants pour les moteurs électriques.

On connait également les systèmes complexes associant un moteur hydraulique de type rapide, par exemple un moteur hydraulique à pistons axiaux et plateau incliné, à un moteur thermique, cette association permettant de réaliser une assistance sélective du moteur thermique par le moteur hydraulique. Cependant, les systèmes connus conduisent à une exploitation de tels moteurs hydrauliques pour des plages d'utilisation ayant un rendement peu avantageux. Par exemple pour un moteur rapide à plateau inclinable, le taux de fuite en position de petite cylindrée est élevé, tandis que le rendement en position de grande cylindrée est faible. La plage de bon rendement d'une telle machine est donc réduite.

La présente invention vise ainsi à proposer un système améliorant les transmissions de véhicules, et en particulier le rendement de transmission à faible vitesse et pour le démarrage arrêté, tout en utilisant le moteur primaire dans une plage d'utilisation optimale. De cette manière, le système proposé procure un agrément de conduite pour les véhicules à moteur thermique, il optimise le fonctionnement des motorisations hybrides thermique-électrique ou électriques pures. Il permet en outre de réaliser très simplement des fonctions supplémentaires telles que l'arrêt en côte, le déplacement à vitesse lente communément appelé « inching », le stop-start, la récupération- restitution d'énergie, et un branchement 4 roues motrices. PRESENTATION DE L'INVENTION A cet effet, l'invention propose un système de transmission hydrostatique de véhicule, caractérisé en ce qu'il comprend : - un moteur primaire entrainant en rotation un arbre primaire, - un arbre de sortie adapté pour entrainer une roue en rotation, - un moteur hydraulique lent à pistons radiaux configuré de manière à tourner à la vitesse de ladite roue, - un train de pignons formant une chaine mécanique entre l'arbre primaire et l'arbre de sortie via un arbre secondaire. - une pompe hydraulique à cylindrée variable adaptée pour être sélectivement couplée ou désengagée de l'arbre primaire et adaptée pour alimenter en pression ledit moteur hydraulique lent, - une commande, adaptée pour piloter l'entrainement en rotation de l'arbre de sortie par le moteur hydraulique lent, ou par l'arbre primaire en fonction de la vitesse de l'arbre de sortie. En variante, ladite commande est adaptée pour définir une pluralité de plages de valeurs de vitesses de rotation de l'arbre de sortie : - une première plage de valeurs pour laquelle l'arbre de sortie est entrainé par le moteur hydraulique lent - une deuxième plage de valeurs pour laquelle l'arbre de sortie est entrainé par le moteur primaire par par l'intermédiaire dudit train de pignons ; lesdites première et deuxième plages de valeurs pouvant 15 présenter des valeurs communes. Ladite commande est alors typiquement adaptée pour, lorsque la vitesse de rotation de l'arbre de sortie est hors de la première plage de valeurs, désengager ledit moteur hydraulique lent. Selon une autre variante, la vitesse de l'arbre de sortie est répartie sur 20 les plages suivantes : - la première plage de valeurs s'étend de 0 tours par minute à une valeur comprise entre 400 ou 600, typiquement 500 tours par minute ; - la deuxième plage de valeurs comprend les valeurs au-delà de 400, 600 ou 500 tours par minute. 25 Selon un mode de réalisation particulier, ledit système comprend en outre un différentiel monté sur l'arbre de sortie et le divisant en un premier et un second arbres de sortie, ledit différentiel comprenant un boitier de différentiel comprenant des pignons de boitier adaptés pour 30 coopérer avec des pignons liés auxdits arbres de sortie et ainsi entrainer lesdits arbres de sortie, le moteur hydraulique lent à pistons radiaux étant couplé audit différentiel, et comprenant - un distributeur et une came multilobes définissant un premier ensemble, - un bloc cylindres définissant un second ensemble, l'un desdits ensembles étant monté fixe en rotation par rapport au boitier de différentiel, et l'autre desdits ensembles étant monté tournant par rapport au boitier de différentiel de manière à permettre l'entrainement en rotation du boitier de différentiel par ledit moteur hydraulique lent à pistons radiaux.

Ledit moteur primaire est par exemple un moteur thermique ou un moteur électrique. En variante, ledit système comprend en outre un moteur rapide du type moteur hydraulique à pistons axiaux ou moteur électrique, ladite commande étant adaptée pour définir une pluralité de plages de valeurs de vitesses de rotation de l'arbre de sortie : - une première plage de valeurs pour laquelle l'arbre de sortie est entrainé uniquement par le moteur hydraulique lent; - une deuxième plage de valeurs pour laquelle l'arbre de sortie est entrainé conjointement par le moteur hydraulique lent et par le moteur rapide , - une troisième plage de valeurs pour laquelle l'arbre de sortie est entrainé par le moteur hydraulique rapide uniquement ; - une quatrième plage de valeurs pour laquelle l'arbre de sortie est entrainé conjointement par le moteur rapide et par le moteur primaire par l'intermédiaire d'un train de pignons ; - une cinquième plage de valeurs pour laquelle l'arbre de sortie est entrainé uniquement par le moteur primaire par l'intermédiaire d'un train de pignons.

En variante, ledit système comprend en outre au moins un accumulateur hydraulique, ledit système étant configuré de manière à ce que lors d'un freinage du véhicule, la pompe et/ou le ou les moteurs hydrauliques présentent un fonctionnement réversible et chargent ledit accumulateur hydraulique en pression afin de réaliser une fonction de récupération d'énergie. Ledit au moins un accumulateur hydraulique est alors typiquement 5 adapté pour pouvoir sélectivement alimenter la pompe hydraulique de sorte qu'elle présente un fonctionnement de moteur et réalise une assistance pour l'entrainement de l'arbre primaire. En variante, la pompe est typiquement adaptée pour fonctionner en tant que moteur en étant alimentée par ledit au moins un accumulateur 10 hydraulique, et ainsi réaliser une assistance du moteur primaire pour l'entrainement de l'arbre primaire. L'invention concerne également un procédé de pilotage de l'entrainement d'un arbre de sortie auquel est liée une roue d'un 15 véhicule, dans lequel on pilote l'entrainement dudit arbre de sortie en fonction de la vitesse souhaitée, de manière à ce que l'arbre de sortie soit entrainé en rotation sélectivement par - un moteur hydraulique lent, - un moteur primaire par l'intermédiaire d'un train de pignons formant 20 une chaine mécanique entre l'arbre primaire et l'arbre de sortie en fonction de la vitesse de l'arbre de sortie. Ledit procédé de pilotage est avantageusement mis en oeuvre au moyen d'un système tel que présenté précédemment. 25 Selon un mode de réalisation particulier dudit procédé, on définit - une première plage de valeurs pour laquelle l'arbre de sortie est entrainé par le moteur hydraulique lent ; - une deuxième plage de valeurs pour laquelle l'arbre de sortie est entrainé par le moteur primaire par l'intermédiaire dudit train de 30 pignons, lesdites première et deuxième plages de valeurs pouvant présenter des valeurs communes.

En variante, pour des valeurs de rotation de l'arbre de sortie étant en dehors de la première plage, on désengage ledit moteur hydraulique. Selon un mode de réalisation particulier, lors d'un freinage du véhicule, pilote ledit moteur hydraulique lent de manière à ce qu'il charge un accumulateur hydraulique et réalise ainsi une fonction de récupération d'énergie. Au-delà d'une valeur seuil, on pilote alors typiquement une pompe hydraulique réversible de manière à ce qu'elle soit alimentée un accumulateur hydraulique, et qu'elle réalise une assistance du moteur primaire. PRESENTATION DES FIGURES D'autres caractéristiques, buts et avantages de l'invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés, sur lesquels : - La figure 1 présente une vue schématique d'un système selon un aspect de l'invention ; - La figure 2 présente une vue schématique d'une variante du système présenté sur la figure 1 ; - La figure 3 présente schématiquement les différents modes de fonctionnement d'un tel système, - La figure 4 présente une vue schématique d'une variante du système présenté sur la figure 1, - La figure 5 présente schématiquement les différents modes de fonctionnement d'une variante d'un tel système selon un aspect de l'invention.

Sur l'ensemble des figures, les éléments communs sont repérés par des références numériques identiques.

DESCRIPTION DETAILLEE En remarque préliminaire, on note que dans l'ensemble du présent texte, on désignera par appareil hydraulique un appareil pouvant fonctionner en tant que moteur ou que pompe hydraulique. Un appareil hydraulique comprend de manière conventionnelle une pluralité de pistons disposés dans des logements, et effectuant des mouvements de va et vient au contact d'une came dans le cas d'un appareil à pistons radiaux, ou d'un axe brisé ou d'un plateau dans le cas d'un appareil à pistons axiaux. Les appareils hydrauliques à pistons radiaux fonctionnent à des vitesses conventionnellement qualifiées de lentes, par exemple comprises entre 0 et 300 tours par minute, tandis que les appareils hydrauliques à pistons axiaux et les moteurs électriques couramment utilisés pour la traction électrique fonctionnent à des vitesses rapides, comprises typiquement entre 300 et 5000 tours par minute. On note également que l'arbre de sortie d'une transmission, tournant à la vitesse des roues, doit pouvoir tourner entre 0 et 1500 tr/mn pour un véhicule léger, et il doit pouvoir tourner dans le sens de la marche arrière entre 0 et -300 tr/mn. D'autre part, dans la plage de 0 à +/- 300 tr/mn, il est nécessaire de disposer d'un couple élevé pour réaliser des manoeuvres en pente ou sur des obstacles ponctuels, ainsi que des démarrages satisfaisants. La vitesse maximale d'une machine hydraulique de ce type peut varier 25 entre 200 et 800tr/mn suivant le nombre de lobes de came choisi. D'une manière générale, une machine hydraulique à pistons axiaux de petites dimensions, avec un nombre de lobes de cames réduit aura une vitesse maximale respectivement plus élevée et un couple plus faible, tandis qu'une machine hydraulique à pistons axiaux de grandes 30 dimensions, avec un nombre de lobes de cames élevé aura une vitesse maximale respectivement plus faible et un couple plus élevé.

Dans le cadre d'une application avec machine hydraulique à pistons axiaux tournant à la vitesse de la roue seul, l'ingénieur choisira plus particulièrement une machine de ce type ayant une vitesse maximale de l'ordre de 500 tr/mn, ce qui permet d'emmener le véhicule jusqu'à 50 km/h, de manière à circuler agréablement en cycle urbain sans changer de mode. Dans le cadre d'une application avec moteur à pistons axiaux et moteur à pistons radiaux, l'ingénieur choisira particulièrement une machine de ce type ayant une vitesse maximale de l'ordre de 200 à 300 tr/mn, ce qui donnera une meilleure aptitude au démarrage, le moteur lent étant relayé facilement et sans a coup par une machine à pistons axiaux. Les appareils hydrauliques sont conventionnellement configurés de manière à pouvoir alterner entre une configuration de service dans laquelle les pistons sont en contact de la came pour les machines à pistons radiaux et à cames, ou dans laquelle l'angle de l'axe brisé ou du plateau n'est pas nul pour les machines rapides, ou une configuration de roue libre dans laquelle la rotation de l'appareil hydraulique se fait à cylindrée nulle. Cette cylindrée nulle s'obtient par l'inclinaison nulle de l'axe ou du plateau pour les machines rapides, et par exemple par rétractation des pistons dans leurs logements respectifs pour les machines à pistons radiaux et à came.

La figure 1 présente une vue schématique d'un système selon un aspect de l'invention. Sur cette figure, on représente un essieu menant 1 de véhicule, en l'occurrence un essieu directeur.

L'essieu menant 1 tel que présenté comprend un différentiel 2, divisant l'essieu menant 1 en deux sous-essieux 11 et 12, portant chacun une roue, respectivement 13 et 14.

Le véhicule comprend un moteur primaire M, par exemple un moteur thermique ou un moteur électrique, associé à un train de pignons 3 formant une chaine mécanique entre l'arbre primaire 31 et l'essieu menant 1, adapté pour permettre l'entrainement de l'essieu menant 1 par le moteur primaire M selon une architecture bien connue de l'Homme du métier. Dans le mode de réalisation représenté, un premier appareil hydraulique 41 est relié à un arbre primaire 31 du train de pignons 3, l'essieu menant 1 est équipé d'un deuxième appareil hydraulique 42, et un moteur rapide 43 optionnel, en l'occurrence un troisième appareil hydraulique, est monté de manière à pouvoir être sélectivement couplé à un arbre secondaire 32 du train de pignons 3 au moyen d'un embrayage 44 afin d'entrainer l'essieu menant 1. L'embrayage peut également être réalisé sous la forme d'un crabot. L'appareil 41 peut également être équipé d'un embrayage 47 pour l'engager ou le désengager sélectivement de l'arbre primaire 31, cet embrayage 47 pouvant par exemple être réalisé sous la forme d'un crabot.

Ces embrayages permettent de désengager les appareils hydrauliques associés lorsqu'ils ne sont pas utilisés, évitant ainsi tout couple parasite inutile. Le premier appareil hydraulique 41 est par exemple un appareil hydraulique à pistons axiaux, et présente en général un fonctionnement de pompe. On s'y réfèrera dans la suite du texte par l'appellation pompe 41. Néanmoins, un usage en mode moteur est possible pour effectuer des démarrages du moteur primaire, ou un mode turbo ou « boost » en cas de sous-dimensionnement du moteur primaire pour soutenir ce dernier. Le deuxième appareil hydraulique 42 est un appareil hydraulique à pistons radiaux, et présente un fonctionnement de moteur.

On s'y réfèrera dans la suite du texte par la désignation moteur lent 42. Un tel appareil hydraulique fonctionne avantageusement à des vitesses de rotations faibles, et produit un couple élevé pour un encombrement restreint.

Ce moteur lent 42 est avantageusement disposé de manière à tourner à la vitesse des roues, par exemple en étant monté sur l'essieu moteur 1. On comprend bien que l'on désigne ainsi par un moteur tournant à vitesse des roues un moteur tournant à la vitesse de sa roue associé dans le cas d'un moteur lié à une roue unique, chaque roue d'un essieu étant alors équipée d'un moteur propre, ou un moteur tournant à la vitesse moyenne des roues associées dans le cas d'un moteur lié à plusieurs roues montées sur un arbre équipé d'un différentiel, par exemple selon le mode de réalisation particulier présenté ci-après.

Selon un mode de réalisation particulier, le moteur lent 42 est associé au différentiel 2 de l'essieu menant 1, formant ainsi un ensemble comprenant un différentiel 2 liant un premier et un second arbres de sortie, en l'occurrence les deux sous-essieux 11 et 12. Le différentiel présente par exemple une structure connue comprenant un boitier de différentiel comprenant des pignons de boitier adaptés pour coopérer avec des pignons liés auxdits arbres de sortie et ainsi entrainer lesdits arbres de sortie. Le moteur lent 42 est alors avantageusement couplé au différentiel 2, le 25 moteur lent 42 - un distributeur et une came multilobes définissant un premier ensemble, - un bloc cylindres définissant un second ensemble, l'un desdits ensembles étant monté fixe en rotation par rapport au 30 boitier de différentiel, et l'autre desdits ensembles étant monté tournant par rapport au boitier de différentiel de manière à permettre l'entrainement en rotation du boitier de différentiel par ledit appareil hydraulique.

Une telle structure est décrite dans la demande de brevet FR1259208 au nom de la demanderesse, non publiée à ce jour, cette demande de brevet à laquelle l'Homme du métier pourra se référer présente plusieurs structures trouvant une application particulière dans le présent système. Une telle structure d'appareil hydraulique permet de l'entrainer à la vitesse des roues, ou plus précisément à la vitesse de rotation moyenne des deux sous-essieux 11 et 12. Dans le cas d'une telle structure, l'entrainement de l'essieu menant peut être réalisé par exemple au moyen d'une couronne dentée disposée sur l'ensemble lié en rotation au boitier du différentiel, avec laquelle coopère une roue dentée à denture droite ou inclinée ou un pignon conique lié à un arbre du train de pignons ou un arbre de sortie d'un moteur. En variante, les roues motrices du véhicule peuvent être indépendantes ; elles sont alors typiquement chacune équipées d'un moteur lent 42 tel que présenté.

En variante, le ou les moteurs lents 42 peut être déporté sur un autre essieu que celui entrainé par le moteur rapide 43, le ou les moteurs lents 42 étant toujours à la vitesse des roues auxquelles ils sont liés. Le moteur rapide 43 optionnel est par exemple un appareil hydraulique à pistons axiaux, et présente un fonctionnement de moteur.

Un tel appareil hydraulique fonctionne avantageusement à des vitesses plus élevées que celle du moteur lent 42, et produit un couple plus faible que celui du moteur lent 42. Le moteur rapide 43 est par exemple lié à l'arbre de sortie sans rapport de démultiplication, ou bien couplé de manière sélective à un arbre secondaire 32 de train de pignon ou de boite de vitesse présentant un ou plusieurs rapports de démultiplication pour entrainer en rotation l'arbre de sortie comme représenté sur la figure 1.

Les moteurs 42 et 43 sont des machines réversibles, qui peuvent avoir un fonctionnement « en 4 quadrants », c'est-à-dire produire un couple moteur ou résistant, et dans les deux sens de rotation.

La structure présentée comprend en outre une commande 5, comprenant par exemple un calculateur et une pluralité de valves adaptés pour relier sélectivement la pompe 41 au moteur lent 42 et/ou le cas échéant au moteur rapide 43. Cette commande 5 peut être réalisée sous la forme d'un bloc structurel, ou composé de plusieurs éléments répartis spatialement dans la structure. En variante, le moteur rapide 43 optionnel est un moteur électrique tel que présenté sur la figure 2.

Dans ce mode de réalisation, le système comprend une machine électrique E montée par exemple sur l'arbre primaire 31 du train de pignons 3, adapté pour générer un courant électrique lors de l'application d'un mouvement d'entrée. La machine électrique E et le moteur rapide 43 sont reliés à un 20 convertisseur 45 adapté typiquement pour convertir le courant continu généré par la machine électrique E en courant alternatif afin d'alimenter le moteur rapide 43. Le convertisseur 45, la machine électrique E et le moteur rapide 43 sont typiquement reliés à la commande 5 qui réalise leur pilotage, et 25 comprend typiquement une unité de contrôle électronique. Le système présenté sur la figure 2 comprend en outre une batterie 46 liée au convertisseur 45, ladite batterie 46 pouvant être chargée par exemple lors du freinage du véhicule ou lorsque son entrainement n'est pas réalisé par le moteur rapide 43 afin de réaliser une fonction de 30 stockage et de restitution d'énergie. Le système présenté permet de réaliser un entrainement sélectif de l'essieu menant 1 soit mécanique au moyen d'engrenages du train de pignons 3, soit au moyen d'un ou des moteurs 42 et/ou le cas échéant 43, soit encore au moyen d'une association d'un entrainement mécanique et d'un entrainement par un moteur 42 ou le cas échéant 43.

On considère dans un premier temps un système tel que présenté sur les figures 1 et 2, pour un véhicule à l'arrêt dans lequel l'essieu menant 1 est le seul essieu menant. On décrit ci-après les différentes étapes lors d'une augmentation progressive de la vitesse de rotation de l'essieu menant 1.

Afin de commencer l'entrainement de l'essieu menant 1, un couple important est nécessaire au démarrage. La commande 5 pilote alors le train de pignons 3 de manière à ce que le la liaison mécanique entre le train de pignons 3 et l'essieu menant 1 soit désengagée, et que la pompe 41 alimente le moteurs lent 42 qui est en configuration de service et réalise ainsi l'entrainement de l'essieu menant 1. Lorsque la vitesse de l'essieu menant 1 atteint une première valeur seuil s1, la commande 5 pilote la pompe 41 et le cas échéant son embrayage associé 47, ainsi que le moteur rapide 43 et le cas échéant son embrayage associé 44 de manière à ce que la pompe 41 alimente à la fois le moteur rapide 43 et le moteur lent 42, ces derniers étant en configuration de service et réalisant ainsi conjointement l'entrainement de l'essieu menant 1. La commande 5 pilote la cylindrée de 41 et le cas échéant de 43 de telle manière que le régime du moteur primaire M soit sur des valeurs souhaitées. Cette vitesse de rotation peut être choisie sur des critères de confort, d'économie, de silence, ou de puissance. Le régime du moteur primaire M peut être piloté par 5, et varier tout au long des différents modes d'utilisation de la transmission.

Par exemple, il est possible de conserver le moteur primaire M à un régime relativement constant, à titre d'exemple dans la fourchette de 1500 à 2000 tours/mn.

Lorsque la vitesse de l'essieu menant 1 atteint une deuxième valeur seuil S2, la commande 5 pilote le moteur lent 42 de manière à ce qu'il bascule en configuration de roue libre. L'entrainement de l'essieu menant 1 est alors réalisé uniquement par le moteur rapide 43. La cylindrée de la pompe 41 est modifiée par la commande 5 pour tenir compte de la diminution de la cylindrée des moteurs à alimenter, seul 43 étant en fonction. Tandis que la commande 5 continue de piloter la cylindrée de 41 et 43 en fonction de la consigne demandée, la vitesse de rotation de l'essieu menant 1 continue alors d'augmenter jusqu'à atteindre une troisième valeur seuil S3 ; la commande 5 pilote alors le train de pignons 3 de manière à ce qu'elle engage mécaniquement l'essieu menant 1 de sorte qu'il soit entrainé en rotation par le moteur primaire M par l'intermédiaire du train de pignons 3.

L'entrainement de l'essieu menant 1 est alors réalisé conjointement par le moteur rapide 43 et par le moteur primaire M. Le choix des vitesses de rotation est fait de manière à ce que l'engagement du système de verrouillage des pignons se fasse lorsque les vitesses de rotation des deux arbres sont à la vitesse idéale appropriée pour un verrouillage sans craquements. Lorsque le train de pignons 3 est engagé, la vitesse du véhicule est liée à la vitesse du moteur primaire M. Le moteur primaire M doit donc varier sa vitesse pour que la vitesse du véhicule change.

La vitesse de rotation de l'essieu menant 1 continue ensuite d'augmenter jusqu'à atteindre une quatrième valeur seuil S4 ; la commande 5 pilote le moteur rapide 43 de manière à ce qu'il bascule en configuration de roue libre et/ou se désengage de l'essieu menant 1. Par le pilotage par la commande 5 de la pompe 41 et du moteur rapide 43, on fait varier conjointement leur cylindrée de manière à la ramener progressivement à zéro, tout en restant synchronisé avec la vitesse de rotation imposée à la pompe 41 et au moteur rapide 43 par le train de pignon 3. La pompe 41 peut alors être désengagée, ou être basculée en configuration de roue libre. L'entrainement de l'essieu menant 1 est alors réalisé par le moteur primaire M par l'intermédiaire du train de pignons 3.

Au-delà de cette quatrième valeur seuil S4, le train de pignons 3 peut définir des valeurs seuils additionnelles associées à différents rapports de réduction mécaniques.

On définit ainsi plusieurs plages de valeurs correspondant aux différents modes de fonctionnement : - De l'arrêt (zéro tours par minute) à la première valeur seuil Si : une première plage de valeurs V1. - De la première valeur seuil S1 à la deuxième valeur seuil S2 : une deuxième plage de valeurs V2. - De la deuxième valeur seuil S2 à la troisième valeur seuil S3 : une troisième plage de valeurs V3. - De la troisième valeur seuil S3 à la quatrième valeur seuil S4 : une quatrième plage de valeurs V4. - Au-delà de la quatrième valeur seuil S4 : une cinquième plage de valeurs V5. La première plage de valeur peut se comprendre en marche avant et en marche arrière, soit de -V1 à +V1 en passant par zéro Lors d'une réduction de la vitesse de l'essieu menant 1, les différentes étapes décrites précédemment sont réalisées dans le sens inverse : - Entrainement par le moteur primaire M via le train de pignons 3 jusqu'à la quatrième valeur seuil S4 ; - Entrainement par le moteur primaire M via le train de pignons 3 et par le moteur rapide 43 de la quatrième valeur seuil S4 jusqu'à la troisième valeur seuil S3 ; - Entrainement par le moteur rapide 43 de la troisième valeur seuil S3 jusqu'à la deuxième valeur seuil S2 ; - Entrainement par le moteur rapide 43 et le moteur lent 42 de la deuxième valeur seuil S2 jusqu'à la première valeur seuil Si ; - Entrainement par le moteur lent 42 uniquement de la première valeur seuil Si jusqu'à l'arrêt du véhicule.

On liste ci-après plusieurs exemples pour les différentes valeurs seuils, ces exemples étant purement illustratifs et en aucun cas limitatifs : - La première valeur seuil Si est typiquement comprise entre 150 tours par minute et 200 tours par minute, par exemple égale à 150 tours par minute. - La deuxième valeur seuil S2 est typiquement comprise entre 200 tours par minute et 300 tours par minute, par exemple égale à 200 tours par minute. - La troisième valeur seuil S3 est typiquement comprise entre 200 tours par minute et 300 tours par minute, par exemple égale à 300 tours par minute, étant entendu que la troisième valeur seuil S3 est supérieure ou égale à la deuxième valeur seuil S2. - La quatrième valeur seuil S4 est typiquement comprise entre 700 tours par minute et 900 tours par minute, typiquement égale à 800 tours par minute. La figure 3 représente schématiquement un exemple d'échelonnement de ces différentes valeurs seuil et les plages de valeurs associées.

On représente ainsi sur cette figure un graphe ayant en abscisse X la vitesse d'un véhicule en kilomètres par heure, et en ordonnée Y la vitesse des roues en tours par minute. Les valeurs positives sont prises de manière arbitraire pour correspondre à une marche avant du véhicule, et les valeurs négatives à une marche arrière du véhicule considéré. On repère sur ce graphe les différentes valeurs seuil Si, S2, S3 et S4, ainsi que les plages de valeurs associées V1, V2, V3, V4 et V5. Ce graphe explicite en particulier la fonction du moteur lent 42, utilisé uniquement pour des vitesses très faibles du véhicule, et désengagé dès que le véhicule atteint une vitesse de l'ordre de 20 kilomètres par heure, à 5 ou 10 kilomètres par heure près. On voit par ailleurs clairement que pour des vitesses élevées du véhicule, l'entrainement se fait par le moteur primaire M seul ou associé avec le moteur rapide 43. On repère également sur ce graphe la marche arrière, pour laquelle on peut définir une première valeur seuil négative -Si et la plage -Si associée, étant entendu que la vitesse en marche arrière est conventionnellement limitée sur les véhicules, et que l'on peut donc envisager de se limiter au mode de fonctionnement correspondant à l'entrainement de l'essieu menant 1 par le moteur lent 42 de cette première valeur seuil négative -Si jusqu'à l'arrêt du véhicule.

La figure 4 présente une variante du système présenté sur la figure 1 ne comprenant pas le moteur rapide 43 ainsi que l'embrayage associé 44. Dans le cadre de cette variante avec un appareil hydraulique à pistons axiaux tournant à la vitesse de la roue seul, on choisira plus particulièrement un appareil hydraulique ayant une vitesse maximale de l'ordre de 500 tours par minute, ce qui permet d'emmener un véhicule jusqu'à environs 50 km/h, de manière à circuler agréablement en cycle urbain sans changer de mode. Cette variante permet de réaliser avantageusement une récupération- restitution d'énergie en dessous de la première valeur de seuil, en utilisant la réversibilité du moteur lent42.

A cet effet, la commande 5 comprend typiquement des valves pour distribuer les flux hydrauliques et est raccordée à un ou plusieurs accumulateurs. Suivant qu'il est demandé une récupération d'énergie, une restitution d'énergie, ou une assistance du moteur primaire M, le moteur lent 42 est alimenté. Cette variante permet également de réaliser avantageusement une récupération-restitution d'énergie en dessus de la première valeur de seuil, en utilisant la réversibilité de la pompe hydraulique 41. Dans ce cas, le moteur lent42 est en configuration hors service, et seule la pompe hydraulique 41 est connectée par la commande 5 aux accumulateurs. Suivant qu'il est demandé une récupération d'énergie, une restitution d'énergie, ou une assistance du moteur primaire M, la pompe hydraulique 41 est alimentée. La figure 5 représente schématiquement un exemple d'échelonnement de ces différentes valeurs seuil et les plages de valeurs associées pour un système tel que représenté sur la figure 4 ne comprenant pas le moteur rapide 43. Comme pour la figure 3, on représente sur cette figure un graphe ayant en abscisse X la vitesse d'un véhicule en kilomètres par heure, et en ordonnée Y la vitesse des roues en tours par minute. Les valeurs positives sont prises de manière arbitraire pour correspondre à une marche avant du véhicule, et les valeurs négatives à une marche arrière du véhicule considéré. On représente ainsi sur cette figure une première plage de valeurs W1 correspondant à un entrainement réalisé uniquement par le moteur hydraulique lent 42, une deuxième plage de valeurs W2 correspondant à un entrainement réalisé conjointement par le moteur hydraulique lent 42 et par le moteur primaire M via le train de pignons, et une troisième plage de valeurs W3 correspondant à un entrainement réalisé uniquement par le moteur primaire M via le train de pignons.

La deuxième plage de valeurs W2 correspond ainsi à un chevauchement du mode de fonctionnement où l'entrainement est réalisé par le moteur hydraulique lent 42 et du mode de fonctionnement où l'entrainement est réalisé par le moteur primaire M via le train de pignons 3.

De la même manière que sur la figure 3, on définit une plage de fonctionnement -W1 correspondant sensiblement à l'équivalent de la plage W1 mais en marche arrière. On repère sur la figure 4 les différentes valeurs seuil à partir desquelles on passe d'une plage de valeurs à la suivante ; - Une première valeur seuil Ti à la transition entre la première plage de valeurs W1 et la deuxième plage de valeurs W2, - Une deuxième valeur seuil T2 à la transition entre la deuxième plage de valeurs W2 et la troisième plage de valeurs W3.

La première valeur seuil Ti est par exemple comprise entre 400 tours par minute et 600 tours par minute, par exemple égale à 500 tours par minute. La deuxième valeur seuil T2 est par exemple comprise entre 500 tours 20 par minute et 800 tours par minute, par exemple égale à 700 tours par minute, étant entendu que la deuxième valeur seuil T2 est supérieure ou égale à la première valeur seuil Ti. On remarque ainsi plusieurs caractéristiques avantageuses du système 25 ainsi proposé. En premier lieu, on exploite ainsi les différents appareils dans leurs plages de rendement optimales, qu'il s'agisse des appareils hydrauliques ou du moteur primaire thermique ou électrique. 30 En effet, le système présenté permet ainsi d'utiliser un moteur primaire tel qu'un moteur thermique ou électrique uniquement dans sa plage d'utilisation optimale, les vitesses les plus faibles de l'arbre de sortie étant obtenues via l'intermédiaire d'un ou plusieurs appareils hydrauliques adaptés éventuellement associés à un moteur ou électrique, en l'occurrence une pompe hydraulique à cylindrée variable entrainée par le moteur primaire et un moteur hydraulique à pistons radiaux pour les vitesses très faibles, et éventuellement un moteur hydraulique à pistons axiaux ou un moteur électrique pour les vitesses intermédiaires. En effet, au lieu de faire varier la vitesse de rotation du moteur primaire M comme on le réalise conventionnellement, la présente invention permet de le maintenir dans une plage d'utilisation optimale, et de faire varier la cylindrée de la pompe hydraulique pour piloter la vitesse de rotation des moteurs hydrauliques et donc la vitesse de l'arbre de sortie. Le moteur hydraulique lent peut ainsi avantageusement remplacer un ou plusieurs rapports d'un train de pignons ou d'une boite de vitesse conventionnelle, correspondant par exemple à la première vitesse, ou aux premières vitesses et à la marche arrière. L'utilisation d'un moteur hydraulique lent pour des vitesses lentes permet ainsi d'utiliser un moteur tournant à la vitesse de l'arbre de roue considéré, sans rapport de réduction, ce qui permet ainsi d'obtenir un rendement supérieur avec un composant de grande densité de puissance, donc peu encombrant. Lorsque la vitesse de l'essieu considéré augmente, le moteur lent passe en configuration de roue libre pour éviter une tramée parasite ou un couple résistant inutile. Le moteur hydraulique lent permet avantageusement de réaliser la marche avant et la marche arrière. Par ailleurs, le système proposé permet de réaliser des plages de valeurs pour lesquelles l'entrainement de l'essieu menant 1 est réalisé conjointement par plusieurs moteurs, ce qui assure une fluidité et une souplesse lors des transitions lors du passage entre les différentes valeurs seuils et plages de valeurs.

La présente invention permet en outre de réaliser un système à récupération d'énergie performant au moyen d'accumulateurs hydrauliques montés en remplacement de la pompe 41 et/ou en complément de la pompe 41.

En effet, lors du freinage de l'essieu menant 1, les moteurs 42 et 43 étant réversibles, ils prennent alors un fonctionnement de pompe qui peut avantageusement être exploité afin de charger un ou plusieurs accumulateurs hydrauliques, une telle charge d'accumulateurs pouvant être exploitée en remplacement ou conjointement à la pompe 41 pour entrainer les moteurs 42 et 43 lors de l'accélération du véhicule. La pompe hydraulique 41 pourra également être utilisée lors des phases de freinage, même si les moteurs 42 et 43 sont découplés des roues, la pompe 41 étant alors entrainée par la transmission mécanique entre les roues et le moteur primaire M afin d'alimenter des accumulateurs hydrauliques. Un tel stockage d'énergie pourra également être utilisé par la pompe hydraulique 41, qui est réversible, et peut ainsi être utilisée en tant que moteur pour agir sur l'arbre primaire 31, et réaliser une fonction d'assistance du moteur primaire M, communément appelée « boost ». De tels accumulateurs hydrauliques permettent en outre d'obtenir un couple important au démarrage, et se chargent sur des intervalles très courts, contrairement à des accumulateurs électriques pour lesquels la récupération d'énergie se réalise sur des intervalles de temps plus importants. Une conséquence est de permettre une récupération d'énergie optimale en cycle urbain, c'est-à-dire ayant un très bon rendement de récupération-restitution, y compris sur des cycles très intenses et très courts. Le volume de composants nécessaires est très minime par rapport au volume de batteries nécessaires pour la même récupération par la voie électrique. Il devient donc possible de réaliser une excellente récupération-restitution d'énergie en cycle urbain avec un gain de poids et d'encombrement significatif par rapport à une solution électrique. Si le moteur rapide 43 est du type électrique, on peut définir un véhicule hybride électrique ayant une aptitude à la récupération-restitution d'énergie très élevée, et minimiser le poids et le volume du moteur électrique de transmission et des batteries. Il est alors particulièrement intéressant sur un véhicule équipé d'un système tel que présenté de réaliser une récupération d'énergie en cas de freinage en utilisant en priorité les composants hydrauliques, lorsque ceux-ci sont engagés dans l'une de leur plage de vitesse. Cette récupération d'énergie peut être discriminée et commandée par la commande. La récupération d'énergie électrique est quant à elle avantageusement utilisée pour les phases de frein moteur ou le freinage n'est pas demandé, par exemple dans les descentes.

Claims (14)

1. REVENDICATIONS1. Système de transmission hydrostatique de véhicule, caractérisé en ce qu'il comprend : - un moteur primaire (M) entrainant en rotation un arbre primaire (31), - un arbre de sortie (1) adapté pour entrainer une roue en rotation, - un moteur hydraulique lent (42) à pistons radiaux configuré de manière à tourner à la vitesse de ladite roue - un train de pignons (3) formant une chaine mécanique entre l'arbre primaire (31) et l'arbre de sortie (1) via un arbre secondaire (32), - une pompe hydraulique (41) à cylindrée variable adaptée pour être sélectivement couplée ou désengagée de l'arbre primaire (31), et adaptée pour alimenter en pression ledit moteur hydraulique lent (42), - une commande (5), adaptée pour piloter l'entrainement en rotation de l'arbre de sortie (1) par le moteur hydraulique lent (42), ou par l'arbre primaire (31) en fonction de la vitesse de l'arbre de sortie (1).
2. 2. Système selon la revendication 1, dans lequel ladite commande est adaptée pour définir des plages de valeurs de vitesses de rotation de l'arbre de sortie (1) : - une première plage de valeurs (W1) pour laquelle l'arbre de sortie (1) est entrainé uniquement par le moteur hydraulique lent (42); - une deuxième plage de valeurs (W3) pour laquelle l'arbre de sortie est entrainé par le moteur primaire (M) par l'intermédiaire dudit train de pignons (3) ; lesdites première et deuxième plages de valeurs (W1, W3) pouvant comprendre une pluralité de valeurs communes (W2).
3. 3. Système selon la revendication 2, dans lequel ladite commande (5) est adaptée pour, lorsque la vitesse de rotation de l'arbre de sortie (1) est en dehors de la première plage de valeurs, désengager ledit moteur lent (42).
4. 4. Système selon l'une des revendications 2 ou 3, dans lequel - la première plage de valeurs s'étend de 0 tours par minute à une valeur comprise entre 400 et 600, typiquement 500 tours par minute ; - la deuxième plage de valeurs comprend les valeurs au-delà de 400, 5 600 ou 500 tours par minute.
5. 5. Système selon l'une des revendications 1 à 4, comprenant en outre un différentiel (2) monté sur l'arbre de sortie et le divisant en un premier (11) et un second (12) arbres de sortie, ledit différentiel 10 comprenant un boitier de différentiel comprenant des pignons de boitier adaptés pour coopérer avec des pignons liés auxdits arbres de sortie et ainsi entrainer lesdits arbres de sortie, le moteur hydraulique lent à pistons radiaux étant couplé audit différentiel, et comprenant - un distributeur et une came multilobes définissant un premier 15 ensemble, - un bloc cylindres définissant un second ensemble, l'un desdits ensembles étant monté fixe en rotation par rapport au boitier de différentiel, et l'autre desdits ensembles étant monté tournant par rapport au boitier de différentiel de manière à permettre 20 l'entrainement en rotation du boitier de différentiel par ledit moteur hydraulique lent à pistons radiaux.
6. 6. Système selon l'une des revendications 1 à 5, dans lequel ledit moteur primaire (M) est un moteur thermique ou électrique. 25
7. 7. Système selon l'une des revendications 1 à 6, comprenant en outre un moteur rapide (43) du type moteur hydraulique à pistons axiaux ou moteur électrique, ladite commande (5) étant adaptée pour définir une pluralité de plages de valeurs de vitesses de rotation de l'arbre de 30 sortie : - une première plage de valeurs (V1) pour laquelle l'arbre de sortie (1) est entrainé uniquement par le moteur hydraulique lent (42);- une deuxième plage de valeurs (V2) pour laquelle l'arbre de sortie (1) est entrainé conjointement par le moteur hydraulique lent (42) et par le moteur rapide (43) ; - une troisième plage de valeurs (V3) pour laquelle l'arbre de sortie (1) est entrainé par le moteur hydraulique rapide (43) uniquement ; - une quatrième plage de valeurs (V4) pour laquelle l'arbre de sortie (1) est entrainé conjointement par le moteur rapide (43) et par le moteur primaire (M) par l'intermédiaire d'un train de pignons (3) ; - une cinquième plage de valeurs (V5) pour laquelle l'arbre de sortie (1) est entrainé uniquement par le moteur primaire (M) par l'intermédiaire d'un train de pignons (3).
8. 8. Système selon l'une des revendications 1 à 7, comprenant en outre au moins un accumulateur hydraulique, ledit système étant configuré de manière à ce que lors d'un freinage du véhicule, la pompe (41) et/ou le ou les moteurs hydrauliques (42 et 43) présentent un fonctionnement réversible et chargent ledit accumulateur hydraulique en pression afin de réaliser une fonction de récupération d'énergie.
9. 9 Système selon la revendication 8, dans lequel ledit au moins un accumulateur hydraulique est adapté pour pouvoir sélectivement alimenter la pompe hydraulique (41) de sorte qu'elle présente un fonctionnement de moteur et réalise une assistance pour l'entrainement de l'arbre primaire (31).
10. 10. Système selon l'une des revendications 8 ou 9, dans lequel la pompe (41) est adaptée pour fonctionner en tant que moteur en étant alimentée par ledit au moins un accumulateur hydraulique, et ainsi réaliser une assistance du moteur primaire (M) pour l'entrainement de l'arbre primaire (31).
11. 11. Procédé de pilotage de l'entrainement d'un arbre de sortie auquel est liée une roue d'un véhicule, dans lequel on pilote l'entrainementdudit arbre de sortie (1) en fonction de la vitesse souhaitée, de manière à ce que l'arbre de sortie (1) soit entrainé en rotation sélectivement - un moteur hydraulique lent (42) configuré de manière à tourner à vitesse de ladite roue, ou - un moteur primaire (M) par l'intermédiaire d'un train de pignon, l'entrainement étant piloté de manière sélective en fonction de la vitesse de l'arbre de sortie.
12. 12. Procédé selon la revendication 9, dans lequel on définit - une première plage de valeurs (W1) pour laquelle l'arbre de sortie est entrainé uniquement par le moteur hydraulique lent (42); - une deuxième plage de valeurs (W3) pour laquelle l'arbre de sortie est entrainé par le moteur primaire par l'intermédiaire dudit train de pignons ; lesdites première et deuxième plages de valeurs (W1, W3) pouvant comprendre une pluralité de valeurs communes (W2).
13. 13. Procédé selon l'une des revendications 11 ou 12, dans lequel lors d'un freinage du véhicule, on pilote ledit moteur hydraulique lent (42) de manière à ce qu'il charge un accumulateur hydraulique et réalise ainsi une fonction de récupération d'énergie.
14. 14. Procédé selon la revendication 13, dans lequel au-delà d'une valeur seuil, on pilote une pompe hydraulique (41) réversible de manière à ce qu'elle soit alimentée un accumulateur hydraulique, et qu'elle réalise une assistance du moteur primaire (M).