FR3107014A1 - Transmission de vehicule automobile hybride comprenant deux machines electriques et au moins trois rapports - Google Patents

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Abstract

TRANSMISSION DE VEHICULE AUTOMOBILE HYBRIDE COMPRENANT DEUX MACHINES ELECTRIQUES ET AU MOINS TROIS RAPPORTS Transmission de véhicule automobile comportant une entrée de moteur thermique (6), au moins trois rapports de vitesse (10, 12, 14, 16) comprenant chacun un dispositif d’engagement (C1, C2, C3, C4) pouvant relier l’entrée de moteur (6) à une sortie de transmission (4), et comportant une première et une deuxième machine électrique de traction (EM1, EM2), la première machine électrique (EM1) est reliée au premier rapport de vitesse (10) et au troisième rapport de vitesse (14), l’entrée de moteur (6) comporte vers le moteur thermique (ICE) un dispositif d’engagement du moteur (C0), l’entrée de moteur (6) est reliée à la deuxième machine électrique (EM2), est reliée au deuxième rapport de vitesse (12), et est reliée au premier rapport de vitesse (10) et au troisième rapport de vitesse (14) par un dispositif d’engagement intermédiaire (CA). Figure pour l’abrégé : Figure 2

Description

TRANSMISSION DE VEHICULE AUTOMOBILE HYBRIDE COMPRENANT DEUX MACHINES ELECTRIQUES ET AU MOINS TROIS RAPPORTS
La présente invention concerne une transmission de véhicule automobile hybride, ainsi que des procédés de commande de cette transmission.
Certains véhicules hybrides comportent un groupe motopropulseur comprenant un moteur thermique et des machines électriques reliées à une batterie de traction, permettant de réaliser un mode de roulage électrique sans émission de gaz polluants, un mode de roulage hybride avec le moteur thermique et les machines électriques qui déchargent ou rechargent la batterie afin d’optimiser les performances et la consommation d’énergie, un mode de récupération d’énergie au freinage qui recharge la batterie, et un mode de recharge de la batterie à l’arrêt du véhicule à partir du moteur thermique.
Un type de transmission hybride connu, présenté notamment par le document FR-A1-3022495, comporte suivant un axe primaire un premier arbre primaire entraîné par un moteur thermique disposé axialement d’un côté avant, qui peut être relié à un arbre secondaire parallèle par deux couples de pignons commandés par un premier système de crabot double engageant l’un ou l’autre, pour donner un deuxième et un quatrième rapport de vitesse du moteur thermique.
L’arbre secondaire est relié par un pignon et une couronne à un différentiel de sortie répartissant le mouvement vers les roues motrices du véhicule.
Un deuxième arbre primaire entraîné par une première machine électrique de traction disposée sur l’axe primaire du côté arrière, peut être relié à l’arbre secondaire par deux couples de pignons commandés par un deuxième système de crabot double donnant un premier rapport de machine A, et un deuxième rapport de machine B moins démultiplié.
Le premier arbre primaire entraîne en permanence par deux pignons un arbre de transfert, qui peut entraîner par un troisième système de crabot double alternativement le deuxième arbre primaire en utilisant un pignon du deuxième rapport de machine B, ou l’arbre secondaire par les deux pignons du quatrième rapport du moteur thermique.
Suivant une variante une deuxième machine électrique génératrice reliée en permanence à l’arbre de transfert, assure des fonctions de démarrage de ce moteur et de génératrice de courant.
On obtient à partir de l’arbre de transfert en entraînant le deuxième arbre primaire, puis l’arbre secondaire en utilisant le premier rapport de machine A, un premier rapport du moteur thermique. On obtient à partir de l’arbre de transfert en entraînant l’arbre secondaire avec les pignons du quatrième rapport, un troisième rapport du moteur thermique.
Dans le mode de roulage électrique le passage du premier rapport de machine A au deuxième rapport de machine B se fait avec une rupture de couple, ou en variante avec un couple délivré par la deuxième machine génératrice qui fait alors tourner à vide le moteur thermique. Dans ces deux cas on constate une dégradation du confort avec cette rupture de couple ou cet entraînement à vide.
Le démarrage du véhicule se fait avec un mode série, le moteur thermique entraînant la machine génératrice pour délivrer un courant électrique à la machine de traction qui utilise son premier rapport de machine A. La machine de traction doit apporter lors de ces démarrages du véhicule un couple aux roues suffisamment élevé pour assurer ces démarrages dans toutes les conditions, en particulier en charge ou sur une pente.
De plus sur ce même premier rapport de machine, la machine électrique de traction doit permettre une vitesse du véhicule suffisamment élevée, par exemple supérieure à 120km/h, afin d’obtenir une continuité du roulage électrique sans rupture de couple depuis l’arrêt du véhicule jusqu’à cette vitesse maximum en restant sur ce rapport. Il faut alors une démultiplication du premier rapport de machine A pas trop importante pour atteindre cette vitesse maximum du véhicule, sans dépasser la vitesse de rotation maximum autorisée de la machine de traction.
On a alors un compromis dans le choix du premier rapport de machine A qui impose un couple maximum assez élevé délivré par la machine de traction, nécessitant une intensité de courant importante générant des pertes de rendement. La machine de traction ainsi que l’onduleur électrique de commande de cette machine présentent une masse et un encombrement importants, avec un coût élevé qui dépend fortement de son couple maximum délivré.
De plus en mode électrique la puissance délivrée aux roues motrices vient uniquement de la machine de traction. Il faut alors prévoir une machine de traction présentant une puissance suffisante pour atteindre les performances d’accélération et de vitesse du véhicule demandées dans ce mode.
Par ailleurs pour un moteur thermique disposé transversalement dans le véhicule, la longueur axiale disponible pour recevoir la transmission est limitée.
Ce type de transmission comporte en plus du plan transversal de la couronne du différentiel, cinq plans transversaux de pignons ce qui lui donne une longueur importante. La machine électrique de traction disposée à l’extrémité arrière des arbres primaires, doit présenter une longueur suffisamment courte ce qui ne permet pas d’optimiser les performances et le coût de cette machine.
La présente invention a notamment pour but d’éviter ces problèmes de l’art antérieur.
Elle propose à cet effet une transmission de véhicule automobile comportant une entrée de moteur thermique, au moins trois rapports de vitesse comprenant chacun un dispositif d’engagement de ce rapport disposé en série, pouvant relier l’entrée de moteur à une sortie de transmission, et comportant une première machine électrique de traction et une deuxième machine électrique de traction, cette transmission étant remarquable en ce que la première machine électrique est reliée au premier rapport de vitesse et au troisième rapport de vitesse, en ce que l’entrée de moteur comporte vers le moteur thermique un dispositif d’engagement du moteur, et en ce que l’entrée de moteur est reliée à la deuxième machine électrique, est reliée au deuxième rapport de vitesse, et est reliée au premier rapport de vitesse et au troisième rapport de vitesse par un dispositif d’engagement intermédiaire.
Un avantage de cette transmission est que le dispositif d’engagement du moteur thermique étant ouvert dans un mode de roulage électrique, avec la première machine développant un couple limité, on peut démarrer le véhicule sur le premier rapport fortement démultiplié délivrant un couple élevé sur les roues motrices ce qui assure ces démarrages.
Après une accélération du véhicule la deuxième machine peut synchroniser et engager le deuxième rapport, puis effectuer un roulage au moins temporaire sur ce deuxième rapport sans entraîner le moteur thermique, après avoir basculer le couple de traction de la première machine vers la deuxième machine. On réalise ensuite un dégagement du premier rapport, puis une synchronisation et un engagement du troisième rapport qui permet alors de basculer le couple de la deuxième machine vers la première machine utilisant ce troisième rapport.
On obtient en mode électrique pour la première machine électrique, un changement du premier rapport vers le troisième rapport en maintenant en permanence un couple sur les roues motrices assurant le confort, permettant d’obtenir avec ce premier rapport un couple élevé délivré par une forte démultiplication, puis avec ce troisième rapport une vitesse importante du véhicule.
La première machine avec sa commande électrique délivrant un couple limité présente une masse, un encombrement et un coût réduit.
On peut aussi dans le mode de roulage électrique, le dispositif d’engagement du moteur thermique étant ouvert, ajouter au couple de traction délivré par la première machine sur le premier ou le troisième rapport, un couple de traction délivré par la deuxième machine utilisant directement le deuxième rapport qui est engagé, ou utilisant le premier ou le troisième rapport en passant par le dispositif d’engagement intermédiaire. La puissance totale nécessaire pour les performances du véhicule peut être répartie sur les deux machines électriques, ce qui permet de limiter la puissance maximum de la première machine, et son coût.
De plus les trois rapports sont utilisés à la fois par les deux machines électriques, et par le moteur thermique après avoir fermé son dispositif d’engagement, ce qui permet de prévoir pour chacun de ces rapports un unique plan transversal de pignons, donnant une longueur de boîte de vitesses qui est réduite.
La transmission selon l’invention peut comporter de plus une ou plusieurs des caractéristiques suivantes, qui peuvent être combinées entre elles.
En particulier, la transmission peut comporter un quatrième rapport de vitesse comprenant un dispositif d’engagement de ce rapport disposé en série, qui relie l’entrée de moteur à la sortie de transmission.
Avantageusement, la première machine électrique est reliée au premier rapport de vitesse et au troisième rapport de vitesse, et la deuxième machine électrique est reliée à l’entrée de moteur, par un rapport de réduction présentant chacun un ratio de réduction supérieur à deux.
En particulier, la transmission peut comporter sur un même axe primaire un arbre primaire disposé en amont du dispositif d’engagement du moteur vers le moteur thermique, un arbre formant l’entrée de moteur et un arbre formant l’entrée de première machine, et peut comporter sur des axes parallèles un ou deux arbres secondaires qui sont reliés à la sortie de transmission.
Dans ce cas, avantageusement la transmission comporte un même manchon coulissant axialement qui actionne le dispositif d’engagement du moteur et le dispositif d’engagement intermédiaire.
De plus, avantageusement chaque rapport de vitesse comporte uniquement deux pignons reliant un arbre de l’axe primaire à un arbre secondaire.
Dans ce cas, avantageusement chaque machine électrique entraîne un pignon disposé suivant son axe, qui engrène directement avec un des deux pignons d’un des rapports de vitesse.
Avantageusement, la première machine électrique entraîne un pignon disposé suivant son axe, qui engrène directement avec un pignon d’un des rapports de vitesse disposé sur un arbre secondaire.
Avantageusement, la deuxième machine électrique entraîne un pignon disposé suivant son axe, qui engrène directement avec un pignon d’un des rapports de vitesse disposé suivant l’axe primaire.
En particulier, la transmission peut comporter sur un arbre secondaire successivement un manchon coulissant axialement de commande d’un rapport de vitesse particulier, un pignon fixe d’un autre rapport de vitesse lié à cet arbre secondaire, et un pignon libre de ce rapport particulier, le manchon présentant des parties axiales qui traversent le pignon fixe pour atteindre un anneau d’engagement de ce pignon libre qui est disposé entre ces deux pignons.
L’invention a aussi pour objet un procédé de commande d’une transmission comprenant l’une quelconque des caractéristiques précédentes, remarquable en ce que dans un mode de traction uniquement électrique, avec une traction de la première machine électrique, pour un passage du premier rapport de vitesse au troisième rapport de vitesse, le dispositif d’engagement du moteur étant ouvert, si nécessaire il engage le deuxième rapport de vitesse, et il applique ensuite un couple de traction avec la deuxième machine électrique pendant qu’il dégage le premier rapport de vitesse puis engage le troisième rapport de vitesse.
L’invention a de plus pour objet un procédé de commande d’une transmission comprenant l’une quelconque des caractéristiques précédentes, remarquable en ce que dans un mode de traction uniquement électrique, il utilise la première machine électrique seule, ou la deuxième machine électrique seule, ou les deux machines électriques suivant la puissance demandée par le conducteur et suivant une optimisation du rendement de ces machines.
L’invention sera mieux comprise et d’autres caractéristiques et avantages apparaîtront plus clairement à la lecture de la description ci-après donnée à titre d’exemple, en référence aux dessins annexés dans lesquels:
présente en fonction de sa vitesse de rotation, un exemple de courbe de couple d’une machine électrique de traction d’un véhicule automobile;
est un schéma fonctionnel d’une transmission à quatre rapports selon l’invention ;
est un schéma fonctionnel d’une transmission à trois rapports selon l’invention ;
est un diagramme présentant en vue axiale une transmission à quatre rapports ;
présente cette transmission à quatre rapports en vue de côté ; et
est un diagramme présentant en vue axiale une transmission à quatre rapports suivant une variante.
La figure 1 présente le couple délivré C par une machine électrique utilisée pour la traction de véhicules automobiles, en fonction de sa vitesse de rotation Ω. On obtient un couple maximum constant Cmax jusqu’à une vitesse de couple maximum Ω2. La puissance du moteur électrique étant égale au produit du couple C par la vitesse Ω, on a ensuite une courbe de puissance maximum sensiblement constante Pmax formant une hyperbole décroissante.
La machine électrique et son onduleur de commande présentant des pertes, une zone de rendement optimum R de cet ensemble, par exemple de rendement supérieur à 90%, est comprise entre une vitesse minimum Ω1 et une vitesse maximum Ω3, en s’étendant sur pratiquement toute la plage de couple en dehors des très faibles valeurs. En pratique la zone de meilleur rendement R s’étend généralement sur environ la moitié de la plage totale de vitesse de la machine électrique avec un léger décalage vers les vitesses basses.
Ce type de machine électrique permet de délivrer son couple maximum ou couple crête pendant une durée ne dépassant généralement pas dix secondes, et un couple nominal permanent représentant environ 50 à 60% du couple maximum.
La figure 2 présente une première machine électrique EM1 entraînant par une réduction de première machine R1, une entrée de première machine 2 reliée par un premier dispositif d’engagement C1 à un premier rapport de démultiplication 10, et en parallèle par un troisième dispositif d’engagement C3 à un troisième rapport de démultiplication 14. Le premier rapport 10 et le troisième rapport 14 entraînent par une démultiplication finale FD une sortie de la transmission 4 reliée aux roues motrices du véhicule.
Un moteur thermique ICE entraîne par un dispositif d’engagement de moteur C0, une entrée de moteur thermique 6 reliée par un deuxième dispositif d’engagement C2 à un deuxième rapport de démultiplication 12, et en parallèle par un quatrième dispositif d’engagement C4 à un quatrième rapport de démultiplication 16, ces deux rapports entraînant la démultiplication finale FD. Une deuxième machine électrique EM2 entraîne en permanence par une réduction de deuxième machine R2, l’entrée de moteur 6. Un dispositif d’engagement intermédiaire CA relie l’entrée de moteur 6 à l’entrée de première machine 2.
Les différents dispositifs d’engagement CA, C0, C1, C2, C3, C4 commandés par un actionneur, peuvent comporter tout type de moyen d’accouplement comme un embrayage, ou un accouplement à denture comprenant un système de synchronisation par cônes de frottement, ou sans synchronisation pour former un crabot.
Dans un mode de roulage électrique, le dispositif d’engagement du moteur C0 étant ouvert, le démarrage du véhicule se fait avec la première machine EM1 transmettant le couple par le premier rapport 10. La deuxième machine EM2 peut ajouter un couple soit avec le premier rapport 10 en ayant fermé le dispositif d’engagement intermédiaire CA, soit avec le deuxième rapport 12 en laissant ce dispositif d’engagement intermédiaire ouvert.
On obtient une multiplication importante du couple de la première machine EM1 en passant successivement par la réduction de première machine R1 et le premier rapport de démultiplication 10. On ajoute si nécessaire le couple de la deuxième machine EM2 multiplié de manière importante par la réduction de deuxième machine R2, et par le premier rapport de démultiplication 10 ou par le deuxième rapport de démultiplication 12.
Avec l’accélération du véhicule, afin d’optimiser les performances ou le rendement, la première machine électrique EM1 peut passer sur le troisième rapport 14. Pour cela on applique ou on maintient un couple de traction avec la deuxième machine EM2 utilisant le deuxième rapport 12, on ouvre le premier dispositif d’engagement C1, puis on synchronise et on ferme le troisième dispositif d’engagement C3.
Ensuite on peut engager le quatrième rapport 16, comme pour l’engagement du deuxième rapport 12, en maintenant un couple par la première machine EM1 utilisant le troisième rapport 14, et en synchronisant ce quatrième rapport par la deuxième machine EM2.
On réalise de cette manière un changement de rapport en maintenant un couple de traction sur le véhicule. Pour assurer le confort ou les performances, la deuxième machine peut délivrer un couple crête pendant le court instant inférieur à une ou deux secondes nécessaire pour le changement de rapport de la première machine EM1.
De cette manière la première machine EM1 utilise le troisième rapport 14 qui est peu démultiplié lui permettant de rester dans sa plage de rendement optimum, ou d’atteindre des vitesses élevées du véhicule sans dépasser la vitesse de rotation maximum de cette machine.
Ensuite suivant la demande de performance du conducteur ou pour optimiser le rendement des machines électriques, la deuxième machine EM2 peut délivrer un couple soit directement par le deuxième rapport 12, ou par le troisième rapport 14 après avoir fermé le dispositif d’engagement intermédiaire CA. De cette manière les deux machines électriques EM1, EM2 peuvent additionner leurs puissances pour assurer la traction du véhicule, en optimisant chacun son rapport.
Dans le cas de dispositif d’engagement CA, C0, C1, C2, C3, C4 à crabots, ne comportant pas de système de synchronisation, la première machine électrique EM1 est utilisée pour synchroniser le premier C1 et le troisième dispositif d’engagement C3, la deuxième machine électrique EM2 étant utilisée pour synchroniser le deuxième C2 et le quatrième dispositif d’engagement C4, ainsi que le dispositif d’engagement intermédiaire CA.
Pour un roulage hybride du véhicule, le véhicule étant à l’arrêt et le moteur thermique ICE arrêté, la deuxième machine EM2 est aussi à l’arrêt pour fermer le dispositif d’engagement du moteur C0, puis pour démarrer ce moteur.
Suivant l’état de charge de la batterie de traction le démarrage du véhicule peut se faire avec un mode série. Le moteur thermique ICE entraîne la deuxième machine EM2 pour produire un courant électrique, en passant par la réduction de deuxième machine R2 utilisée à l’envers qui donne une multiplication de vitesse assurant les bonnes plages de fonctionnement de cette machine. Le courant généré est délivré à la première machine EM1 assurant le démarrage du véhicule et le roulage aux basses vitesses sur le premier rapport 10.
A partir d’un roulage en mode électrique avec le moteur thermique ICE arrêté, on utilise alors la première machine EM1 pour la traction du véhicule par l’intermédiaire du premier rapport 10 ou du troisième rapport 14, ce qui permet de la même manière de démarrer le moteur thermique avec la deuxième machine EM2.
Le roulage avec le moteur thermique ICE continue en délivrant un couple par chacun des quatre rapports. Pour les changements de rapport, comme en mode électrique on maintient un couple avec la première machine EM1 sur le premier rapport 10 ou le troisième rapport 14 pour engager le deuxième rapport 12 ou le quatrième rapport 16, ou on maintient un couple avec la deuxième machine EM2 ou avec le moteur thermique ICE sur ce deuxième ou ce quatrième rapport afin d’engager le premier ou le troisième rapport.
Lors de la synchronisation avec la deuxième machine EM2, avantageusement on applique sur le moteur thermique ICE une consigne de couple égale à zéro afin de lui permettre de suivre les variations de vitesse de rotation sans appliquer de couple sur cette deuxième machine.
Avantageusement on choisit chaque réduction de machine R1, R2 pour faire correspondre sensiblement la vitesse maximum de chaque machine EM1, EM2 avec celle du moteur thermique ICE quand elle est reliée au moteur, de manière à pouvoir utiliser toutes les plages de fonctionnement de ces trois motorisations.
En particulier les réductions de première machine R1 et de deuxième machine R2 peuvent présenter chacune un ratio supérieur à deux, permettant par exemple pour un moteur thermique ICE tournant à une vitesse maximum de 6000 tr/mn, d’obtenir une machine électrique EM1, EM2 qui tourne au moins un 12000 tr/mn. On multiplie ainsi de manière importante le couple délivré par les deux machines EM1, EM2.
On notera que pour les machines électriques de traction EM1, EM2 généralement utilisées, la zone de meilleur rendement R de ces machines s’étend proportionnellement sur une plage de vitesse correspondant sensiblement à celle de meilleur rendement des moteurs thermiques ICE, couvrant environ moins de la moitié de sa plage de vitesse totale avec un décalage vers les basses vitesses.
On peut utiliser la première machine électrique EM1 seule, ou la deuxième machine électrique EM2 seule, ou les deux machines électriques ensemble suivant la puissance demandée par le conducteur, et suivant une optimisation du rendement de ces machines.
Par ailleurs dans le cas d’une faible puissance demandée pour la traction du véhicule, on peut facilement soit demander une puissance plus importante au moteur thermique ICE pour améliorer son rendement, en rechargeant la batterie avec une ou deux machines EM1, EM2, soit si la batterie est suffisamment pleine passer en mode électrique, avec dans tous les cas le meilleur rendement de ces machines utilisant un bon rapport.
Le mode de récupération d’énergie au freinage peut utiliser le mode hybride en laissant le moteur thermique ICE tourner, ou le mode électrique avec ce moteur arrêté.
Dans tous les cas on peut employer une ou deux machines EM1, EM2 pour recharger la batterie, ce qui permet de fournir une puissance élevée si nécessaire, et en continue avec des changements de rapport sans rupture de couple pour optimiser le rendement de ces machines, permettant de freiner de la vitesse la plus élevée du véhicule jusqu’à l’arrêt. On obtient une optimisation de l’énergie récupérée en assurant le confort, et on facilite la gestion de ce freinage.
Le mode de recharge à l’arrêt du véhicule se fait en fermant uniquement le dispositif d’engagement du moteur C0, avec une multiplication de vitesse de la deuxième machine EM2 par le deuxième rapport de machine R2.
La figure 3 présente une transmission simplifiée à trois rapports permettant de réduire le nombre de composants dans la transmission, sa masse, son encombrement et son coût.
Dans ce cas le premier rapport 10 et le troisième rapport 14 sont reliés à la première machine EM1, et le deuxième rapport 12 à la deuxième machine EM2, de manière à obtenir lors du démarrage du véhicule en mode électrique ou série le couple de traction du véhicule le plus élevé en utilisant avec la première machine le premier rapport qui est le plus court.
En variante la transmission pourrait comporter plus de quatre rapports, par exemple cinq, avec le premier, le troisième et le cinquième rapports reliés à la première machine électrique EM1, et le deuxième et le quatrième rapport reliés à la deuxième machine électrique EM2.
La figure 4 présente une transmission comportant suivant un même axe primaire, un arbre primaire 22 relié par un dispositif amortisseur 20 au moteur thermique ICE disposé axialement d’un côté avant de la transmission, un arbre d’entrée de moteur thermique 6 disposé vers l’arrière, et un arbre creux de première machine 2 lié en permanence à la première machine EM1, qui est centré et guidé autour de cet arbre d’entrée de moteur.
La transmission comporte parallèlement à l’axe primaire un premier arbre secondaire 26 et un second arbre parallèle 30, comprenant chacun à leur extrémité avant un pignon de sortie 28 qui engrène avec une couronne non représentée liée à un différentiel entraînant les roues motrices du véhicule.
L’extrémité arrière de l’arbre primaire 22 comporte un premier moyeu 34 disposé en-avant d’un deuxième moyeu 36 fixé à l’extrémité avant de l’arbre d’entrée de moteur 6, qui est lui-même disposé en-avant d’un troisième moyeu 38 fixé à l’extrémité avant de l’arbre de première machine 2.
Un premier manchon à trois positions 40, coulissant axialement sur des dentures extérieures du premier moyeu 34, peut en partant de sa position la plus en avant coulisser vers l’arrière d’un premier pas pour s’engager sur le deuxième moyeu 36, en fermant le crabot d’engagement du moteur C0 afin de lier l’arbre primaire 22 et le moteur thermique ICE avec l’arbre d’entrée de moteur 6.
Le premier manchon 40 peut ensuite coulisser d’un deuxième pas vers l’arrière pour dans une troisième position s’engager en plus sur le troisième moyeu 38 en engageant le crabot de dispositif d’engagement intermédiaire CA, afin de lier aussi l’arbre de première machine 2 avec l’arbre d’entrée de moteur 6.
En partant du côté avant, l’arbre de première machine 2 comporte un pignon fixe qui engrène avec un pignon libre pour former le troisième rapport de vitesse 14, porté par le deuxième arbre secondaire 30, qui est relié à un crabot de troisième rapport C3 disposé du côté arrière comprenant un manchon de troisième rapport 44 réalisant un simple engagement.
L’arbre de première machine 2 comporte ensuite un crabot de premier rapport C1 comprenant un manchon de premier rapport 42 réalisant un simple engagement, puis un pignon libre qui engrène avec un pignon fixe porté par le premier arbre secondaire 26 pour former le premier rapport de vitesse 10.
Une commande commune de crabot 58 comporte deux fourchettes reliées ensemble, engagées dans les manchons de premier rapport 42 et de troisième rapport 44, qui permet d’utiliser un unique actionneur pour faire coulisser ces deux manchons afin d’engager alternativement le premier rapport 10 ou le troisième rapport 14.
L’arbre d’entrée de moteur 6 comporte ensuite un pignon fixe qui engrène avec un pignon libre pour former le deuxième rapport de vitesse 12, porté par le premier arbre secondaire 26, puis un pignon fixe qui engrène avec un pignon libre pour former le quatrième rapport de vitesse 16, porté aussi par ce premier arbre secondaire.
Un manchon de deuxième rapport et de quatrième rapport 46 à trois positions, disposé entre les deux pignons libres du deuxième rapport 12 et du quatrième rapport 16, permet d’engager alternativement l’un ou l’autre de ces rapports en le liant au premier arbre secondaire 26.
On notera que les quatre rapports 10, 12, 14, 16 présentent des couples de pignons qui sont distincts, ce qui permet d’ajuster de manière indépendante chaque ratio de ces rapports.
Les deux machines électriques EM1, EM2 présentent des arbres parallèles tournés vers l’avant, comprenant chacun à leur extrémité avant un pignon 52, 56. Le pignon de première machine 52 engrène avec le pignon libre du troisième rapport 14, le pignon de deuxième machine 56 engrène avec le pignon fixe du quatrième rapport 16.
On obtient une réduction de première machine R1 reliant la première machine EM1 à l’arbre de première machine 2, donnée par le ratio entre le pignon fixe du troisième rapport 14 et le pignon de première machine 52. On obtient aussi une réduction de deuxième machine R2 reliant la deuxième machine EM2 à l’arbre d’entrée de moteur 6, donnée par le ratio entre le pignon fixe du quatrième rapport 16 et le pignon de deuxième machine 56.
On notera que pour un roulage électrique avec la première machine EM1 utilisant le troisième rapport 14 pour la traction du véhicule, qui peut représenter une majeure partie du fonctionnement de ce mode, on a un seul engrènement entre cette machine et le deuxième arbre secondaire 30 entraînant le différentiel de sortie, ce qui limite les pertes pour ce type de traction.
On notera aussi que pour un fonctionnement en génératrice de la deuxième machine EM2, on a aussi un seul engrènement pour la réduction de deuxième machine R2 entre cette machine et le moteur thermique ICE, ce qui limite les pertes pour ce type de fonctionnement.
La figure 5 présente des pignons centrés sur l’axe primaire recevant l’arbre d’entrée de moteur 6, qui engrènent avec des pignons des deux arbres secondaires 26, 30, ces deux arbres portant les pignons de sortie 28 qui engrènent avec la couronne de différentiel 80 centrée sur un axe 82.
La deuxième machine EM2 disposée un peu au-dessus de l’arbre d’entrée de moteur 6, avec un seul engrènement entre eux, recouvre l’extrémité arrière de cet arbre d’entrée. La première machine EM1 disposée un peu au-dessus du deuxième arbre secondaire 30, avec aussi un seul engrènement entre eux, recouvre l’extrémité arrière de cet arbre portant uniquement le troisième rapport 14 et son crabot C3, qui est très court.
On obtient deux machines électriques EM1, EM2 qui peuvent être juxtaposées en partie supérieure de la transmission, au plus près l’une de l’autre, en donnant à la transmission une largeur réduite et une bonne compacité. De plus l’extrémité arrière du deuxième arbre secondaire 30 étant plus décalée vers l’avant que celle de l’arbre d’entrée de moteur 6, la face avant de la première machine EM1 peut aussi être décalée vers l’avant ce qui permet de prévoir une première machine plus longue que la deuxième machine EM2, présentant un couple et une puissance plus élevés.
En variante les deux machines électriques EM1, EM2 peuvent prendre toute position, en pivotant autour de l’axe primaire ou de l’axe du deuxième arbre secondaire 30 suivant les volumes disponibles dans le véhicule.
La figure 6 présente une transmission comprenant en variante le crabot de deuxième rapport C2 disposé en avant du premier rapport 10 et le crabot de quatrième rapport C4 disposé en arrière du quatrième rapport 16, ce qui permet d’accoler axialement le deuxième rapport 12 et le quatrième rapport 16 qui ne sont plus espacés par des crabots avec leur manchon coulissant.
Le manchon de deuxième rapport 60, engagé sur un moyeu 62 lié au premier arbre secondaire 26, est relié à des parties axiales coulissantes 64 traversant le pignon fixe du premier rapport 10 qui est solidaire de cet arbre secondaire.
L’extrémité arrière des parties axiales 64 est reliée à un anneau avec dentures intérieures 66, qui peut s’engager sur un moyeu 68 solidaire du pignon libre du deuxième rapport 12. On obtient par un coulissement vers l’arrière du manchon de deuxième rapport 60 la liaison de ce pignon libre de deuxième rapport 12 avec le deuxième arbre secondaire 26.
Le manchon de quatrième rapport 70 réalise en se déplaçant vers l’avant la liaison du pignon libre de quatrième rapport 16 avec le premier arbre secondaire 26.
Une commande commune de crabot 72 comporte deux fourchettes reliées ensemble, engagées dans les manchons de deuxième rapport 60 et de quatrième rapport 70, qui permet d’utiliser un unique actionneur pour faire coulisser ces deux manchons afin d’engager alternativement le deuxième rapport 12 ou le quatrième rapport 16.
On obtient un arbre d’entrée de moteur 6 qui est plus court, donnant un espace axial plus important pour la deuxième machine EM2 disposée en bout de cet arbre.
On notera que le crabot de quatrième rapport C4 venant à l’extrémité arrière du premier arbre secondaire 26, disposée à côté des deux machines électriques EM1, EM2, peut librement dépasser vers l’arrière de la face avant de ces machines ce qui ne limite pas leurs longueurs totales.

Claims (12)

  1. Transmission de véhicule automobile comportant une entrée de moteur thermique (6), au moins trois rapports de vitesse (10, 12, 14, 16) comprenant chacun un dispositif d’engagement de ce rapport disposé en série (C1, C2, C3, C4), pouvant relier l’entrée de moteur (6) à une sortie de transmission (4), et comportant une première machine électrique de traction (EM1) et une deuxième machine électrique de traction (EM2), caractérisée en ce que la première machine électrique (EM1) est reliée au premier rapport de vitesse (10) et au troisième rapport de vitesse (14), en ce que l’entrée de moteur (6) comporte vers le moteur thermique (ICE) un dispositif d’engagement du moteur (C0), et en ce que l’entrée de moteur (6) est reliée à la deuxième machine électrique (EM2), est reliée au deuxième rapport de vitesse (12), et est reliée au premier rapport de vitesse (10) et au troisième rapport de vitesse (14) par un dispositif d’engagement intermédiaire (CA).
  2. Transmission selon la revendication 1, caractérisée en ce qu’elle comporte un quatrième rapport de vitesse (16) comprenant un dispositif d’engagement de ce rapport disposé en série (C4), qui relie l’entrée de moteur (6) à la sortie de transmission (4).
  3. Transmission selon la revendication 1 ou 2, caractérisée en ce que la première machine électrique (EM1) est reliée au premier rapport de vitesse (10) et au troisième rapport de vitesse (14), et la deuxième machine électrique (EM2) est reliée à l’entrée de moteur (6), par un rapport de réduction (R1, R2) présentant chacun un ratio de réduction supérieur à deux.
  4. Transmission selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisée en ce qu’elle comporte sur un même axe primaire un arbre primaire (2) disposé en amont du dispositif d’engagement du moteur (C0) vers le moteur thermique (ICE), un arbre formant l’entrée de moteur (6) et un arbre formant l’entrée de première machine (2), et comporte sur des axes parallèles un ou deux arbres secondaires (26, 30) qui sont reliés à la sortie de transmission (4).
  5. Transmission selon la revendication 4, caractérisée en ce qu’elle comporte un même manchon coulissant axialement (40) qui actionne le dispositif d’engagement du moteur (C0) et le dispositif d’engagement intermédiaire (CA).
  6. Transmission selon la revendication 4 ou 5, caractérisée en ce que chaque rapport de vitesse (10, 12, 14, 16) comporte uniquement deux pignons reliant un arbre de l’axe primaire (2, 6) à un arbre secondaire (26, 30).
  7. Transmission selon la revendication 6, caractérisée en ce que chaque machine électrique (EM1, EM2) entraîne un pignon (52, 56) disposé suivant son axe, qui engrène directement avec un des deux pignons d’un des rapports de vitesse (10, 12, 14, 16).
  8. Transmission selon l’une quelconque des revendications 4 à 7, caractérisée en ce que la première machine électrique (EM1) entraîne un pignon (52) disposé suivant son axe, qui engrène directement avec un pignon d’un des rapports de vitesse (14) disposé sur un arbre secondaire (30).
  9. Transmission selon l’une quelconque des revendications 4 à 8, caractérisée en ce que la deuxième machine électrique (EM2) entraîne un pignon (56) disposé suivant son axe, qui engrène directement avec un pignon d’un des rapports de vitesse (16) disposé suivant l’axe primaire.
  10. Transmission selon l’une quelconque des revendications 4 à 9, caractérisée en ce qu’elle comporte sur un arbre secondaire (26) successivement un manchon coulissant axialement (60) de commande d’un rapport de vitesse particulier (12), un pignon fixe d’un autre rapport de vitesse (10) lié à cet arbre secondaire (26), et un pignon libre de ce rapport particulier (12), le manchon (60) présentant des parties axiales qui traversent le pignon fixe pour atteindre un anneau d’engagement de ce pignon libre (66) qui est disposé entre ces deux pignons.
  11. Procédé de commande d’une transmission selon l’une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que dans un mode de traction uniquement électrique, avec une traction de la première machine électrique (EM1), pour un passage du premier rapport de vitesse (10) au troisième rapport de vitesse (14), le dispositif d’engagement du moteur (C0) étant ouvert, si nécessaire il engage le deuxième rapport de vitesse (12), et il applique ensuite un couple de traction avec la deuxième machine électrique (EM2) pendant qu’il dégage le premier rapport de vitesse (10) puis engage le troisième rapport de vitesse (14).
  12. Procédé de commande d’une transmission selon l’une quelconque des revendications 1 à 10, caractérisé en ce que dans un mode de traction uniquement électrique, il utilise la première machine électrique seule (EM1), ou la deuxième machine électrique seule (EM2), ou les deux machines électriques (EM1, EM2) suivant la puissance demandée par le conducteur suivant une optimisation du rendement de ces machines.
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